ST_R_01_Relazione di calcolo strutture

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INDICE
1 INTRODUZIONE E DESCRIZIONE DELL’EDIFICIO ............................ 4 2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO........................................................ 5 3 MATERIALI ..................................................................................... 6 4 5 3.1 STRUTTURE ESISTENTI ................................................................................. 6 3.2 STRUTTURE DI CONSOLIDAMENTO ............................................................. 14 3.2.1 Calcestruzzi (UNI EN 1992-1-1:2005) .................................................. 14 3.2.2 Acciaio per c.a., piolature ed inghisaggi ............................................... 14 3.2.3 Inghisaggi ............................................................................................ 14 3.2.1 CAM ...................................................................................................... 14 INTERVENTI DI ADEGUAMENTO SISMICO .................................... 15 4.1 INTERVENTI SUI CORPI SCALA ................................................................... 15 4.2 INTERVENTI SU TRAVI E PILASTRI ............................................................. 15 4.3 INTERVENTI SUL TORRINO ......................................................................... 17 4.4 INTERVENTI IN FONDAZIONE ..................................................................... 17 4.5 SOSTITUZIONE SOLAI DANNEGGIATI ......................................................... 17 ANALISI DEI CARICHI .................................................................. 18 5.1 PESI PROPRI ............................................................................................... 18 5.2 PERMANENTI............................................................................................... 18 5.3 SOVRACCARICHI VARIABILI ....................................................................... 19 5.4 AZIONE SISMICA ........................................................................................ 20 6 MODELLO DI CALCOLO E TIPI DI ANALISI EFFETTUATE ............... 23 7 VERIFICHE.................................................................................... 28 7.1 VERIFICHE PANNELLI MURARI ................................................................... 29 7.2 VERIFICHE STRUTTURA IN C.A.................................................................... 31 7.2.1 VERIFICA TRAVI E PILASTRI ................................................................ 31 7.2.1.1 PILASTRI ....................................................................................................... 31 7.2.1.1 TRAVI ........................................................................................................... 31 7.2.2 VERIFICA PARETI CORPI SCALA ........................................................... 32 7.2.3 VERIFICA PARETI INTERVENTO TORRINO ............................................ 34 7.3 VERIFICA INTERVENTI CAM ........................................................................ 36 7.3.1 PILASTRI PRIMA TESA ......................................................................... 38 7.3.2 PILASTRI QUARTA TESA ....................................................................... 39 7.3.3 PILASTRI QUINTA TESA ....................................................................... 39 7.3.4 TRAVI ................................................................................................... 40 7.4 VERIFICHE GEOTECNICHE ........................................................................... 42 7.4.1 Modellazione del terreno ...................................................................... 42 7.4.2 Verifiche strutturali degli elementi di fondazione ................................. 42 7.4.3 Sintesi delle verifiche geotecniche ....................................................... 42 RELAZIONE ILLUSTRATIVA INTERVENTI STRUTTURALI – edificio inps - l'aquila
3
1 INTRODUZIONE E DESCRIZIONE DELL’EDIFICIO
La presente relazione riguarda il calcolo strutturale degli interventi di messa in sicurezza
dell’edificio sede dell’INPS a l’Aquila (AQ).
L’intervento si configura come intervento di adeguamento sismico.
L’edificio in oggetto risale al 1937, opera dell’Architetto Cesare Bazzani; presenta 4 piani fuori
terra (oltre ad ulteriori 2 piani del torrino) e un piano interrato, la pianta a forma di “C” con
dimensioni massime pari a 63.80m e 27.80m.
Non si è a disposizione del progetto strutturale originario (ne elaborati grafici ne relazioni di
calcolo).
La conoscenza della configurazione strutturale dell’edificio è avvenuta sia analizzando il
materiale documentale prodotto per la realizzazione di interventi precedenti sia effettuando
una campagna conoscitiva sui materiali.
L’edificio presenta una struttura portante in c.a. costituita da telai (travi e pilastri) disposti
nelle 2 direzioni principali.
Le fondazioni dell’edificio sono a travi rovesce in c.a.
Le tamponature si presentano di spessore molto generoso con lo scopo di non far apparire
all’esterno le membrature resistenti precedentemente citate.
Tali tamponature sono in parte realizzate con mattoni forati con ricorsi di mattoni pieni ed in
parte interamente con mattoni pieni.
A piano interrato è stata riscontrata la presenza di un “bunker” realizzato con spesse pareti in
c.a. e dotato di un solaio pieno in c.a.
I solai sono latero cementizi con soletta superiore di completamento (tranne per la zona del
bunker precedentemente descritta).
Nel Luglio del 1988 è stata effettuata una precedente verifica di stabilità strutturale dell’edificio
che ha portato alla realizzazione di interventi mediante Beton Plaque su alcune travi valutate
non idonee all’espletamento del loro ruolo portante.
Per quanto riguarda la finitura esterna l’edificio presenta in parte intonaco, in parte cortina e,
per la zona del torrino, lastre di travertino.
RELAZIONE ILLUSTRATIVA INTERVENTI STRUTTURALI – edificio inps - l'aquila
4
2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO
La progettazione ed il calcolo delle opere in esame sono state condotte nel rispetto delle norme
vigenti, ed in particolare:
(1) L. 1086 05.11.1971 – Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio
armato normale e precompresso ed a struttura metallica.
(2) L. 64 02.02.1974 – Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le
zone sismiche.
(3) Circ. LL.PP. 14.02.1974 n° 11951 – Norme per la disciplina delle opere in conglomerato
cementizio, normale e precompresso ed a struttura metallica – Istruzioni per l’applicazione.
(4) Circ. LL.PP. 31.07.1979 n° 19581 – Legge 5.11.1971 n° 1086 – Collaudo statico.
(5) Circ. LL.PP. 23.10.979 n° 19777 – Competenza Amministrativa per la Legge 5.11.1971
n° 1086 e Legge 2.2.1974 n° 64.
(6) CNR 10024/86 – Analisi di strutture mediante elaboratore: impostazione e redazione
delle relazioni di calcolo.
(7) CNR 10018/87 – Apparecchi d’appoggio in gomma e PTFE nelle costruzioni: istruzioni per
il calcolo e l’impiego.
(8) D.M. LL.PP. 12.03.1988 – Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce,
la stabilità dei pendii e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione,
l’esecuzione ed il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione .
(9) D.M. LL.PP. 14.02.1992 – Norme tecniche per l’esecuzione delle strutture in cemento
armato normale e precompresso e per le strutture metalliche.
(10) D.M. LL.PP. 09.01.1996 – Norme tecniche per il calcolo, l’esecuzione ed il collaudo
delle strutture in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche.
(11) Circ. LL.PP. 15.10.1996 n. 252 AA.GG./S.T.C. – Istruzioni per l’applicazione delle
“Norme tecniche per il calcolo, l’esecuzione e il collaudo delle opere in cemento armato,
normale e precompresso e per le strutture metalliche” di cui al D.M. 09.01.1996.
(12) D.M. 16.01.1996 – Norme tecniche relative ai «Criteri generali per la verifica di
sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi».
(13) D. M. 16.01.1996 – Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche.
“Norme tecniche relative ai «Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e
dei carichi e sovraccarichi»” di cui al D.M. 16.01.1996.
“Norme tecniche per le costruzioni in zona sismica” di cui al D.M. 16.01.1996
(16) Ord. 3274 D.P.C.M. 20.03.2003 e successive modifiche (Ord. 3333 e 3379) –
Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio
nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica.
(17) D.M. 14.09.2005 – Norme tecniche per le costruzioni.
(18) D.M. 14.01.2008 - Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni.
(19)
CNR-DT 200/2004 - Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di
Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati.
(20)
UNI EN 1992-1-1 – Eurocodice 2: Progettazione delle strutture di calcestruzzo.
5
3 MATERIALI
3.1 Strutture esistenti
Le caratteristiche dei materiali delle strutture esistenti sono state identificate in parte nel
progetto preliminare ed in parte mediante rilievi e saggi diretti effettuati dalla società SERVIZI
GEOTECNICI INDAGINI S.R.L. via S.Marciano 19 L’Aquila.
Si rimanda ai documenti relativi l’analisi estesa dei materiali, nel seguito si riporta un breve
riepilogo delle caratteristiche dei medesimi.
Geometria
I disegni di carpenteria sono presenti solo per le zone ove sono stati effettuati interventi
successivi.
Il rilievo visivo/ geometrico strutturale è stato effettuato (non è preciso) e non indaga i piani
superiori al 2°.
Muratura
Per la muratura non sono state effettuate prove su provini quindi si considera di aver acquisito
un livello di conoscenza pari ad LC1; la valutazione dei parametri di resistenza e rigidezza delle
murature presenti è stata effettuata utilizzando la seguente procedura:
6
-è stato considerato il valore minimo dell’intervallo di Tabella C8A.2.1 dell’Allegato alla
Circolare esplicativa del DM08 per le tipologie di muratura presenti (mattoni pieni, mattoni
forati)
-al valore relativo ai mattoni pieni sono stati applicati i coefficienti corretti di Tabella
C8A.2.2 relativi alla presenza di malta buona e giunti sottili:
-il valore relativo ai mattoni forati è stato modificato per considerare una foratura del
60%:
-i valori in oggetto sono stato infine ridotti utilizzando il fattore di confidenza relativo al
livello di conoscenza LC1 pari a FC=1.35 ottenendo:
-per il modulo elastico è stato considerato uno stato fessurato utilizzando un
coefficiente riduttivo pari a 0.5
Tale procedura ha condotto ai valori riportati nella seguente tabella:
τo
TIPO
fm
PIENA
FORATA
N/cm
400
222.2
2
E
2
N/cm
10
16.67
N/mm
1000
1000
2
Il peso specifico della muratura è stato invece considerato, in accordo a quanto riportato nella
citata Tabella, pari a 18 kN/m3 per i mattoni pieni e 12 kN/m3 per i mattoni forati.
Cemento armato
Le prove sui materiali configurano una situazione inquadrabile in “verifiche limitate”.
Considerando di aver acquisito un livello di conoscenza pari ad LC2, la valutazione dei
parametri di resistenza e rigidezza del calcestruzzo ed i parametri di resistenza dell’acciaio di
armatura è stata effettuata utilizzando la seguente procedura:
7
PROVE DI COMPRESSIONE Ing.ORSINI
Livello
‐
‐2
‐2
‐1
‐1
‐1
0
0
2
2
2
2
2
2
Elemento
‐
TRAVE 94‐93
TRAVE 76‐92
PIL 26
PIL 70
TRAVE 76‐92
PILASTRO 5
PILASTRO 75
TRAVE 67‐68
PILASTRO 18
TRAVE 68‐48
TRAVE 68‐84
TRAVE 68‐69
PILASTRO 45
d
mm
74
74
74
74
74
74
74
74
74
74
74
74
74
h
fcar Ch/D
mm Mpa
‐
148 9.9
1
74 11.8 0.8
148 11.4
1
74 15.5 0.8
74
12
0.8
148 9.3
1
148 8.4
1
74 14.1 0.8
148 16.8
1
148 19.4
1
74 16.1 0.8
148 17.8
1
148 10.3
1
Cdia
‐
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Ca
‐
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Cd fcar_corretto
‐
Mpa
1.2
11.88
1.2
11.328
1.2
13.68
1.2
14.88
1.2
11.52
1.2
11.16
1.2
10.08
1.2
13.536
1.2
20.16
1.2
23.28
1.2
15.456
1.2
21.36
1.2
12.36
-Le celle in rosso sono quelle per quali sono state fatte le tarature delle Sonreb
8
PROVE DI COMPRESSIONE Arch.CERACCHI
Livello
‐
1
1
1
1
1
1
1
1
Elemento
‐
PILASTRO 2
PILASTRO 10
PILASTRO 10
PILASTRO 18
PILASTRO 19
PILASTRO 56
PILASTRO 76
PILASTRO 77
d
mm
100
100
100
100
100
100
100
100
peso
kg
2.54
1.59
2.965
3.122
1.425
3.257
2.544
2.875
h
mm
134.8
84.4
157.4
165.7
75.6
172.9
135.0
152.6
Rcar
Mpa
24.37
22.02
23.38
25.12
19.85
25.86
23.95
25.49
fcar
Mpa
20.23
18.28
19.41
20.85
16.48
21.46
19.88
21.16
Ch/D
‐
0.89
0.74
0.94
0.95
0.71
0.96
0.89
0.93
Cd fcar_corretto
‐
Mpa
1.1
19.85
1.2
16.34
1.2
21.81
1.1
21.81
1.2
14.01
1.1
22.72
1.2
21.29
1.1
21.60
Riepilogo grafico
25
fcar [ Mpa ]
20
15
ING. ORSINI
10
ARCH. CERACCHI
5
0
‐3
‐2
‐1
0
1
Livello di indagine
2
3
RIEPILOGO
ORSINI
TRAVI
PILASTRI
COMPLETO
CERACCHI
TRAVI
PILASTRI
Media
Mpa
16.75
13.72
15.22
Max
Mpa
23.28
20.16
23.28
Min
Mpa
11.52
10.08
10.08
Dev. St
Mpa
5.07
3.59
4.44
Media
Mpa
Max
Mpa
Min
Mpa
Dev. St
Mpa
19.93
frattile 10%
9.45
22.71907 14.01124 3.10326
-per “COMPLETO” si intende tutte le prove tranne quelle effettuate sulla fondazione
9
La media di tutte le prove (travi e pilastri) effettuate in epoche diverse fornisce:
COMPLETO
Media
Mpa
17.20
Max
Mpa
23.28
Min
Mpa
10.08
Dev. St
Mpa
4.52
frattile 10%
11.33
PROVE SONREB
La tabella seguente riporta tutte le prove sonreb effettuate (taratura su prove in rosso).
La 2° colonna riporta la differenza tra il valore Rc desunto dalle prove a compressione ed il
valore Rc desunto dalle prove sonreb.
L’ultima colonna riporta il risultato finale dopo l’iterazione per avere un frattile pari al 10%.
Prove
Compressione
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
scarto
(Rc_compressione‐Rc_Sonreb) Livello
‐
‐1
‐1
‐1
‐1
‐1
6.54
‐1
1.86
‐1
‐1
‐1
1.84
‐2
‐5.95
‐2
‐0.33
0
0.68
0
0
0
0
0
0
0
‐6.55
2
2
2.07
2
0.20
2
7.26
2
2
2
2
2
2
Elemento
‐
Pilastro
Pilastro
Trave
Trave
Trave
Pilastro
Pilastro
Trave
Pilastro
Trave
Trave
Pilastro
Pilastro
Pilastro
Trave
Pilastro
Trave
Pilastro
Trave
Pilastro
Pilastro
Trave
Trave
Pilastro
Pilastro
Trave
Trave
Pilastro
Pilastro
N
‐
P18
P33
T18‐17
T18‐19
T71‐72
P70
P26
T68‐69
P68
T76‐92
T94‐93
P5
P75
P54
T18‐19
P18
T33‐42
P32
T97‐99
P45
P75
T67‐68
T68‐69
P18
P5
T72‐71
T97‐99
P97
P36
IR
‐
29
36
35
34
35
30
30
24
30
31
35
30
29
30
29
29
28
30
21
35
35
32
36
30
25
25
35
35
30
V
m/s
3086
3669
3551
3451
3560
3119
3184
2665
3206
3362
3546
3256
2921
3218
3080
3198
2831
3282
1453
3612
3651
3301
3616
3319
2758
2841
3474
3577
3154
Rc
Mpa
9.7
21.2
19.9
18.2
20.3
10.8
11.5
5
11.2
12
19.1
11.6
9.3
11.6
10.4
9.9
8.5
11.8
3.1
20.3
20.1
14.5
21.2
11.5
5.8
6.2
18.5
20.1
10.9
fc
Mpa
8.05
17.60
16.52
15.11
16.85
8.96
9.55
4.15
9.30
9.96
15.85
9.63
7.72
9.63
8.63
8.22
7.06
9.79
2.57
16.85
16.68
12.04
17.60
9.55
4.81
5.15
15.36
16.68
9.05
fc‐fc_fondazione
Mpa
8.051
17.596
16.517
15.106
16.849
8.964
9.545
4.15
9.296
MEDIA
MAX
MIN
Dev.St
frattile 10%
10.85
17.60
2.57
4.58
4.90
9.628
7.719
9.628
8.632
8.217
7.055
9.794
2.573
16.849
16.683
12.035
17.596
9.545
4.814
5.146
15.355
16.683
9.047
Mpa
8.1
17.6
16.5
15.1
16.8
9.0
9.5
9.3
9.6
9.6
8.6
8.2
9.8
16.8
16.7
12.0
17.6
9.5
15.4
16.7
9.0
12.46
17.60
8.05
3.78
7.55
10
La media tra fc=12.46 (Sonreb modificata) e fc=17.2 (Compressione) è pari a
fc_medio elevazioni=14.83 MPa
Per le fondazioni le prove sono 4 e restituiscono:
11
ACCIAIO
Nel seguito sono riportate i documenti delle prove effettuate:
12
Scartando le prove effettuate sul φ12 (rottura fragile) e facendo la media sulle altre si ottiene:
fy_medio
D. Standard
Frattile 5%
Frattile 10%
317.33 MPa
40.25 MPa
251.12 MPa
265.00 MPa
13
3.2 Strutture di consolidamento
3.2.1 Calcestruzzi (UNI EN 1992-1-1:2005)
Calcestruzzo pareti, nuovi solai :
C28/35
3.2.2 Acciaio per c.a., piolature ed inghisaggi
B450C
fyk
Es
fyk
MPa
Es
MPa
450
200000
resistenza caratteristica di snervamento a trazione
modulo elastico
Tabella 3-1 Caratteristiche meccaniche dell’acciaio utilizzato per le strutture in c.a.
3.2.3 Inghisaggi
Resina tipo HIT-HY 150 FR
3.2.1 CAM
Acciaio angolari
S275
Acciaio nastri CAM
Acciaio Alta Resistenza
Ef=209000 MPa
ftk=950 MPa
fyk=850 MPa
fyd=532 MPa
14
4 INTERVENTI DI ADEGUAMENTO SISMICO
4.1 INTERVENTI SUI CORPI SCALA
Per aumentare la quantità degli elementi sismoresistenti saranno realizzate delle pareti in
c.a. in aderenza agli attuali corpi scala; tali pareti saranno solidarizzate mediante collegamenti
a taglio alle attuali membrature resistenti costituenti i 3 corpi scala medesmi.
Poiché ogni corpo scala presenta una parete “esterna” la configurazione planimetrica
delle pareti di intervento sarà ad “L”.
E’ previsto un allargamento fondale mediante elementi in c.a. collegati all’attuale
fondazione per garantire la sopportazione delle sollecitazioni sismiche richiamate sui corpi
scala a seguito dell’irrigidimento dei medesimi.
4.2 INTERVENTI SU TRAVI E PILASTRI
Nelle zone in cui il modello di calcolo ha evidenziato la necessità di intervento si opererà
mediante il sistema CAM (Cerchiatura Attiva Manufatti) con nastri pretesi che confinano in
maniera attiva le membrature in calcestruzzo contrastando su pressopiegati metallici ad L e
piastre imbutite.
Al fine di garantire comunque un buon comportamento d'insieme del sistema nodo travipilastri, e garantire un significativo incremento della duttilità a tale sistema, e dunque alla
struttura nel suo insieme, l’intervento proposto consegue anche un incremento della resistenza
a taglio delle travi e dei pilastri nelle loro parti terminali convergenti nel nodo ed un
confinamento delle estremità dei pilastri, dove si concentrano le massime richieste di duttilità
in pressoflessione
Si descrivono di seguito le lavorazioni da eseguire per l’installazione a regola d’arte del sistema
CAM.
1) Rimozione dell'intonaco (ove presente) e rimozione corticale con idonei mezzi meccanici non
battenti del c.a. ammalorato (ove presente). Intervento da estendere all'intera superficie da
rinforzare.
2) Pulizia per la rimozione di ogni residuo di lavorazione. Intervento da estendere all'intera
superficie da rinforzare.
- N.B.: Le fasi di cui ai successivi punti 3.1, 3.2, 3.3 e 3.4 sono da eseguirsi esclusivamente
ove
necessario
(rilevata
presenza
in
situ
in
corrispondenza
delle
parti
interessate
dall'applicazione del rinforzo di: fessurazioni e/o lesioni, strato corticale e/o volumetrico di
15
calcestruzzo carbonatato e/o ammalorato). Si osserva che, relativamente alle fasi in parola,
qualora si dovessero utilizzare malte o comunque prodotti di ripristino che necessitano di
bagnatura, si dovrà necessariamente attendere l'avvenuta perfetta asciugatura del supporto
prima di procedere all'esecuzione delle fasi previste per l'applicazione del rinforzo con angolari
e cerchiature con nastri pretesi.
3.1) Trattamento (ove necessario) delle armature originarie degli elementi strutturali in c.a.,
per inibizione della corrosione, con malta cementizia anticorrosiva.
3.2) Riparazione di fessure strutturali in elementi in calcestruzzo armato con utilizzo di resine
epossidiche di adeguata viscosità e fluidità.
3.3) Ripristino del c.a. (strato corticale ammalorato, ove necessario) con applicazione di malta
a ritiro controllato tissotropica.
3.4) Ricostruzione volumetrica locale del calcestruzzo ammalorato (ove necessario) con malta
a ritiro compensato.
4) Posizionamento in opera e realizzazione dei fori per l’inserimento dei nastri metallici, previa
valutazione della posizione dei travetti del solaio ed analisi con pacometro delle armature della
trave per evitare di tagliarle.
5) Nel caso di nodi intermedi, posizionamento del piatto in acciaio zincato (tipicamente sp. 6
mm) in aderenza al calcestruzzo.
6) Posizionamento dei pressopiegati ad L in acciaio zincato (almeno 60x6) e delle piastre in
acciaio zincato imbutite (tipicamente 125x125x4) e fissaggio delle stesse al c.a. con malta
tissotropica ad alta resistenza.
7) Nel caso di nodi intermedi, esecuzione delle saldature per il collegamento del piatto ai
pressopiegati ad L e zincatura a freddo delle stesse.
8) Inserimento e tesatura dei nastri metallici in acciaio zincato ad alta resistenza con giunzione
in grado di garantire la trasmissione di almeno il 70% del carico di rottura del nastro.
9) Eventuali lavorazioni per la presenza in progetto di angolari dissipativi: esecuzione delle
unioni saldate di collegamento dei pressopiegati ad L con gli angolari dissipativi, zincatura a
freddo sull’acciaio non protetto degli angolari dissipativi e sulle relative saldature, successiva
tesatura dei nastri sovrapposti agli angolari dissipativi.
10) Chiusura dei fori secondo il giudizio del progettista con malta colabile a ritiro compensato
ed elevata resistenza o con schiuma poliuretanica, per una profondità minima di 10 cm.
11) Sbruffata con malta cementizia di protezione ed aggrappaggio e successiva applicazione
dell’intonaco di finitura
16
4.3 INTERVENTI SUL TORRINO
I pilastri del torrino, causa esili dimensioni di carpenteria e scarso quantitativo di
armatura, risultano non idonei alla sopportazione delle sollecitazioni sismiche ad essi
competenti. Si opterà quindi per un intervento che prevede la realizzazioni di pareti in c.a.
negli angoli del torrino medesimo solidarizzate con i pilastri presenti ed idoneamente armate.
4.4 INTERVENTI IN FONDAZIONE
Le fondazioni dell’edificio possono essere inquadrate in due tipologie principali:
a)travi rovesce al di sopra delle quali è presente una muratura di elevata rigidezza (per
lo più travi di bordo)
b)travi rovesce al di sopra delle quali non è presente muratura o sono presenti tramezzi
di scarsa rigidezza
Intervento su travi tipo a):
si prevede la realizzazione di intonaco armato (da entrambi i lati della muratura esistente
per le travi di fondazione interne, dal solo lato interno dell’edificio per le travi di
fondazione di bordo) da intradosso trave di fondazione ad intradosso solaio piano rialzato
rendendo quindi la fondazione collaborante con la muratura ad essa soprastante
Intervento su travi tipo b):
per le travi che presentano una tramezzatura al di sopra di esse, si prevede la
demolizione di tale tramezzatura e la realizzazione di una parete in c.a (s=20cm). da
estradosso trave di fondazione ad intradosso solaio del piano rialzato rendendo quindi la
fondazione collaborante con la parete in oggetto. Per le travi che non presentano
tramezzatura al di sopra di esse e per le quali, per motivi di distribuzione architettonica
interna, non sia possibile la realizzazione della parete in c.a. precedentemente citata, si
provvederà ad un rinforzo locale dell’armatura presente nella trave.
4.5 SOSTITUZIONE SOLAI DANNEGGIATI
Si provvederà alla sostituzione di alcuni campi di solaio (limitrofi al torrino) per gli impalcati da
1 a 5. Tale sostituzione è sia dovuta al danneggiamento a seguito del sisma di alcuni di tali
solai che per la solidarizzazione degli impalcati al torrino (il quale nella configurazione attuale
dell’edificio è indipendente dal resto dell’edificio).
Tale solidarizzazione si inserisce negli interventi necessari per l’adeguamento sismico
dell’edificio realizzando un unico piano rigido per ogni impalcato.
17
5 ANALISI DEI CARICHI
I carichi e i sovraccarichi sono stati valutati in base a quanto prescritto dalle Norme Tecniche
per le Costruzioni, (DM 14 Gennaio 2008, nel seguito NTC-08).
5.1 PESI PROPRI
Per la determinazione dei pesi propri strutturali dei più comuni materiali possono essere
assunti i valori dei pesi dell’unità di volume riportati nella Tab. 3.1.I. delle NTC-08. Al
calcestruzzo è stato attribuito un peso per unità di volume pari a 25 KN/m3. Il peso delle
murature è stato desunto dalla tabella C8A.2.1 della Circolare Applicativa alle NTC-08. Per la
muratura in mattoni pieni il valore del peso per unità di volume è pari a 18
KN/m3. Per la
muratura in mattoni forati il valore del peso per unità di volume è pari a 12 KN/m3.
Ai solai è stato attribuito un peso pari a 3.3 KN/m2.
5.2 PERMANENTI
È stato inoltre considerato un sovraccarico permanente dovuto alla presenza del massetto, del
pavimento, dei tramezzi, degli impianti e dei controsoffitti pari a 4.5 KN/m2.
18
5.3 SOVRACCARICHI VARIABILI
I carichi variabili sono stati valutati secondo quanto illustrato nella Tabella 3.1.II delle NTC-08.
A scale e balconi è stato attribuito un carico pari a 4 KN/m2 [T-3.1.II cat.C2]. Nell’edificio in
questione ci sono solai aventi varie destinazioni d’uso. Sono stati considerati, a seconda della
tipologia dell’ambiente, sovraccarichi variabili appartenenti alle categorie A, B2, C2, E1, H2.
Si riporta di seguito la tabella con i coefficienti di combinazione allo SLU.
19
5.4 AZIONE SISMICA
A titolo di riferimento, si riportano i parametri di pericolosità sismica dell’edificio, tenuto conto
che la classe di appartenenza è la II.
Parametri di pericolosità Sismica: classe I I
Stati limite
SLE
SLU
SLO
SLD
SLV
SLC
[ %]
PVR
[ anni ]
TR
[ anni ]
TR_calcolo
[g]
ag
[/]
F0
[/]
Fv
[ s]
Tc*
81%
63%
10%
5%
30
50
475
975
30
50
475
975
0.078942581
0.104174677
0.260635595
0.334017539
2.39922302
2.331799849
2.363593981
2.399747774
0.910039092
1.016029035
1.629009089
1.872336923
0.272219
0.281112
0.346502
0.363848
Il terreno è ascrivibile a “Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o
terreni a grana fina molto consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un
graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30
compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero NSPT,30 > 50 nei terreni a grana grossa e cu,30 >
250 kPa nei terreni a grana fina)”.
La superficie è ascrivibile a “pianeggiante, o al più pendii e rilievi isolati con inclinazione media
i ≤ 15°”.
Pertanto la categoria del sottosuolo è la B e la categoria topografica è T1. Si ricava pertanto:
SS = 1.1535. ST = 1.0, da cui S = 1.1535.
Il fattore di struttura q è pari a 3 per la verifica dei meccanismi di rottura duttili; per le
verifiche degli dei meccanismi fragili è stato considerato un fattore di struttura pari a 1.5.
20
0.40
Spettro SLV
Spettro SLD
0.35
Spettro SLO
Spetrro SLC
0.30
S[g]
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
T [ sec ]
Figura 5-1 Spettri di progetto q=3
21
0.70
Spettro SLV
Spettro SLD
0.60
Spettro SLO
Spetrro SLC
0.50
S[g]
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
T [ sec ]
Figura 5-2 Spettri di progetto q=1.5
22
6 MODELLO DI CALCOLO E TIPI DI ANALISI EFFETTUATE
L’analisi della struttura è stata effettuata realizzando un modello di calcolo elastico lineare agli
elementi finiti mediante il programma SAP2000 della C.S.I.
La definizione delle sollecitazioni dovute al sisma è stata effettuata mediante analisi dinamiche
lineari.
Figura 6-1 Vista OVEST del modello di calcolo
23
Figura 6-2 Vista SUD del modello di calcolo
24
Figura 6-3 Vista EST del modello di calcolo
25
Figura 6-4 Vista NORD del modello di calcolo
La modellazione è stata espletata operando iterativamente secondo la seguente procedura:
Step a)è stata modellata la struttura intelaiata in c.a. (travi, pilastri, pareti del bunker,
nuclei ascensori, pareti del torrino e dei vani scala (interventi di adeguamento))
considerando i solai infinitamente rigidi nel proprio piano. Sono stati modellati i pannelli
murari mediante elementi frame disposti nel baricentro dei pannelli medesimi.
Step b)è stata eseguita l’analisi statica e sismica con lo spettro di progetto ed effettuate
le verifiche dei pannelli murari
Step c)sono stati eliminati dal modello i pannelli murari non verificati secondo quanto
prescritto dalla normativa vigente (nel seguito sono state esplicitate le procedure di
verifica seguite)
26
Step d)si è ritornati allo step b) fino a che tutti i maschi soddisfacessero le verifiche
Step e)sul modello così ottenuto sono state effettuate le verifiche delle membrature
esistenti in c.a.
La struttura così modellata ha presentato le seguenti caratteristiche dinamiche (per i
primi modi):
TABLE: Modal Periods And Frequencies
OutputCase StepType StepNum
Period
Text
Text
Unitless
Sec
MODAL
Mode
1
0.66
MODAL
Mode
2
0.58
MODAL
Mode
3
0.49
MODAL
Mode
4
0.31
MODAL
Mode
5
0.25
MODAL
Mode
6
0.24
Frequency
Cyc/sec
1.52
1.72
2.06
3.22
4.01
4.13
27
7 VERIFICHE
Ove non espressamente riportato sono state adottate le seguenti unità di misura:
-unità di misura adottata per le forze : kN ; per i momenti il kNm.
unità di misura adottata per le tensioni : MPa.
La convezione adottata per le sollecitazioni è :
-
N positivo se di trazione.
-
Momenti positivi se il vettore momento ha il verso concorde con l’asse di riferimento
La convezione adottata per le tensioni è :
-
“-“
= trazione
-
“+”
= compressione
28
7.1 VERIFICHE PANNELLI MURARI
Sono state effettuate, per tutti i maschi murari, le seguenti verifiche (mediante le quali è stato
possibile effettuare il processo iterativo per la definizione del modello di calcolo):
1)Verifica a pressoflessione nel piano:
è stato verificato che il momento sollecitante fosse inferiore al momento resistente calcolato
con la seguente espressione:
2)Verifica a pressoflessione fuori dal piano:
è stato calcolato il momento di collasso per azioni perpendicolari al piano della parete è
assumendo un diagramma delle compressioni rettangolare, un valore della resistenza pari a
0,85 fd e trascurando la resistenza a trazione della muratura.
29
3)Verifica a taglio:
è stato verificato che il taglio sollecitante (nel piano del pannello) fosse inferiore al taglio
resistente calcolato con la seguente espressione:
30
7.2 VERIFICHE STRUTTURA IN C.A.
Le verifiche a pressoflessione e taglio sono state effettuate per tutte le membrature resistenti
nella configurazione post-adeguamento (inserimento delle pareti di rinforzo dei corpi scala,
collegamento del torrino alla struttura dell’edificio, rinforzo dei pilastri del torrino).
7.2.1 VERIFICA TRAVI E PILASTRI
7.2.1.1 PILASTRI
Anche dopo l’aumento della rigidezza dell’edificio (ottenuto mediante gli interventi descritti nel
precedente §) alcune membrature resistenti presentavano ancora dei deficit in termini di
resistenza alle sollecitazioni applicate.
Il rilievo delle armature presenti è stato effettuato su alcuni pilastri; per pilastri analoghi si è
considerata la presenza degli stessi quantitativi di armatura rilevati.
ARMATURA PILASTRI
Armatura rilevata/ipotizzata
SEZIONE
cm x cm
60 x 60
50 x 50
40 x 40
35 x 35
Along
Atrasv
8φ22
8φ22
6φ20
4φ20
φ8/15 2 br.
φ8/15 2 br.
φ6/15 2 br.
φ6/15 2 br.
Negli elaborati di “verifica” V01-02-03 sono riportati i coefficienti di utilizzo dei pilastri (1/FS)
superiori all’unità e le sezioni con carenze a taglio.
Su tali elementi si è provveduto alla eliminazione delle carenze strutturali mediante la
realizzazione dell’intervento CAM.
7.2.1.1 TRAVI
Per le varie tipologie di trave sono stati confrontati il momento ed il taglio agenti con il
momento ed il taglio resistenti.
Negli elaborati di “verifica” da V04 a V15 sono riportate le richieste di armatura superiori ai
quantitativi di armatura presenti nelle travi e le sezioni con carenze a taglio (in tali tavole sono
anche riportate delle tabelle in cui viene definita l’armatura rilevata/ipotizzata per le travi
medesime).
Su tali elementi si è provveduto alla eliminazione delle carenze strutturali mediante la
realizzazione dell’intervento CAM.
31
7.2.2 VERIFICA PARETI CORPI SCALA
B = 100 cm
H = 20 cm
Zone con armatura corrente
Aa = 1+1φ20/20
COMBO : SLV1q=3 N = -700 kN
M = 3 kNm
32
Zona con infittimenti di armatura (elemento 479)
Aa = 1+1φ20/10
M = 6 kNm
33
7.2.3 VERIFICA PARETI INTERVENTO TORRINO
B = 100 cm
H = 20 cm
Zone con armatura corrente
Aa = 1+1φ20/20
COMBO : SLV1q=3 N = -971.5 kN
M = 6 kNm
34
Zona con infittimenti di armatura (in corrispondenza dell’attacco del torrino all’edificio)
Aa = 1+1φ20/10
M = 11 kNm
35
7.3 VERIFICA INTERVENTI CAM
L’intervento sulla struttura intelaiata in c.a. affronta e risolve le seguenti problematiche
strutturali:
a)incremento della capacità del pannello di nodo e della porzione di sommità del
pilastro rispetto all’azione tagliante esercitata dalla tamponatura
L’osservazione dei danni post-terremoto conferma che tale azione di taglio può determinare
danni significativi al nodo che, in funzione anche delle originarie modalità di realizzazione e
della sezione di ripresa di getto, può presentare una fessura diagonale sul pannello di nodo
ovvero una lesione pseudo-orizzontale in corrispondenza della sezione di attacco pilastropannello di nodo o ancora la rottura per lesione diagonale alla testa del pilastro.
b) incremento della resistenza a taglio del pannello di nodo
L'incremento di resistenza a taglio del pannello di nodo è stato conseguito con i nastri pretesi
di acciaio ad alta resistenza posti in corrispondenza del nodo
c) confinamento delle estremità dei pilastri
Il confinamento delle estremità dei pilastri consente di conferire agli stessi un significativo
incremento della resistenza a taglio e della capacità deformativa; esso ha anche un effetto
benefico nei riguardi della potenziale instabilità delle barre longitudinali laddove il passo delle
staffe sia molto rado. Per l’estremità superiore del pilastro, l’incremento di resistenza a taglio
conferita dal confinamento è anche benefico nei riguardi dell’azione tagliante aggiuntiva dovuta
al puntone che si forma nella tamponatura.
d) incremento della resistenza a taglio dell’estremità delle travi
L’incremento di resistenza a taglio delle estremità delle travi consente di prevenire una
eventuale crisi per taglio, secondo un meccanismo fragile che potrebbe attivarsi nel caso in cui
la resistenza del calcestruzzo sia relativamente bassa e/o le armature a taglio siano carenti.
e) rinforzo a flessione di travi e pilastri
Le verifiche dell’intervento in oggetto sono state condotte secondo quanto prescritto nelle
“Linee guida – cuciture attive manufatti in c.a.” elaborate da Edil Cam Sistemi s.r.l.
36
Nel seguito sono state riportate delle tabelle riassuntive delle verifiche citate (le verifiche sono
state condotte per tutti gli elementi, sono state riportate unicamente le più gravose):
SIMBOLOGIA ADOTTATA
PROPRIETA' GEOMETRICHE SEZIONE IN CA
Bx
larghezza sezione
Hy
altezza sezione
c
copriferro
n1
numero barre lembo superiore
φ1
diametro barre lembo superiore
n2
numero barre lembo inferiore
φ2
diametro barre lembo inferiore
n3
numero barre parete
φ3
diametro barre parete
Af1
Area armatura superiore
Af2
Area armatura inferiore
Af3
Area armatura parete
RINFORZO CONFINAMENTO CAM
Lan
larghezza ala angolare CAM
sang
spessore angolare
nstr
numero di nastri sovrapposti
tfs
spessore singolo nastro
bf
larghezza singolo nastro
s
passo dei nastri
nmaglie
Flex
numero di maglie della staffatura CAM (numero di braccia)
Metodo di solidarizzazione angolari CAM
D
Collegamento angolari mediante DISCAM (nodo)
B
Collegamento angolari mediante 2 barre Φ 14 per angolare (nodo)
BB Collegamento angolari mediante 2 barre Φ 16 per angolare (nodo)
P
Collegamento angolari mediante Perni/pioli inghisati (campata)
N
Nessun Collegamento angolari
37
FLESSIONE SEMPLICE
MEd
Momento massimo agente
MRd
Momento Resistente
S
Coefficiente di sicurezza
PRESSO FLESSIONE
NEd
Sforzo Normale agente
MEd,x
Momento massimo agente intorno a x
MEd,y
Momento massimo agente intorno a y
NRd
Sforzo Normale Resistente
MRd,x
Momento Resistente intorno a x
MRd,y
Momento Resistente intorno a y
S
NB. Se M Ed viene posto nullo i valori di M-N
resistenti sono: N Rd calcolato a compressione
centrata, M Rd calcolato con applicato N Ed
TAGLIO
pstaffe
passo delle staffe
φstaffe
diametro delle staffe
VEd
Taglio massimo agente
VRd
Taglio resistente
S
7.3.1 PILASTRI PRIMA TESA
Verifiche ante operam
DESCRIZIONE
Bx
Hy
c'
n1
mm mm mm
φ1
φ2
n2
mm
n3
mm
φ3
Af1
FLESSIONE SEMPLICE
Af2
Af3
MEd,x
MRd,x
mm mm 2 mm 3 mm 3 KNm
KNm
S
PRESSO FLESSIONE DEVIATA
NEd
MEd,x
MEd,y
NRd
MRd,x
MRd,y
KN
KN
KN
KN
KNm
KNm
TAGLIO
S
pstaffe φstaffe
mm
mm
PILASTRO 53 (SLV2-q=3)
600 600
40
3
22
3
22
1
22
1140 1140 1140
1.00
111.09
111.09
237.40
229.00
178.00
237.4
173.01 173.01
0.39
150
8
PILASTRO 76_(SLV2-q=1.5)
600 600
40
3
22
3
22
1
22
1140 1140 1140
1.00
111.09
111.09
1.00
1.00
1.00
1.0
111.35 111.35
587.49
150
8
V ed,y
VRd,y
KN
KN
1.00
131.56
353.70 131.56
S
131.56
0.37
Verifiche post intervento CAM
FLESSIONE
SEMPLICE
DESCRIZIONE
Lan sang nstr
mm mm
tfs
bf
s
nmaglie
mm mm mm
MEd,x
MRd,x
D/B/P/N KNm
Flex
KNm
S
TAGLIO
MEd,x
MEd,y
NRd
MRd,x
MRd,y
KN
KNm
KNm
KN
KNm
KNm
229.0
178.0
237.40
336.51 336.51
1.057
150
8
1.00
466.63
466.63
1.0
1.0
1.00
274.93 274.93
2279.237
150
8
353.70
440.80
1.25
PILASTRO 53 (SLV2-q=3)
60
6
2
0.9
19
100
1
BB
1.0
274.67 274.67 237.40
60
6
2
0.9
19
100
1
BB
1.0
274.67 274.67
1.00
S
pstaffe φstaffe
NEd
mm
mm
Ved,y
VRd,y
KN
KN
S
38
7.3.2 PILASTRI QUARTA TESA
DESCRIZIONE
Bx
Hy
c'
φ1
n1
mm mm mm
400 400
φ2
n2
mm
40
3
φ3
n3
mm
20
2
Af1
FLESSIONE SEMPLICE
MEd,x
MRd,x
mm mm 2 mm 3 mm 3 KNm
KNm
20
942
Af2
Af3
628
628
1.00
S
39.22
39.22
NEd
MEd,x
MEd,y
NRd
MRd,x
MRd,y
KN
KN
KN
KN
KNm
KNm
1.00
1.00
1.00
1.0
39.38
39.37
TAGLIO
S
pstaffe φstaffe
Ved,y
V Rd,y
mm
mm
KN
KN
150
6
75.60
47.57
123.53
S
0.63
DESCRIZIONE
Lan sang nstr
mm mm
60
tfs
bf
s
nmaglie
mm mm mm
6
2
0.9
19
100
FLESSIONE SEMPLICE
MEd,x
MRd,x
D/B/P/N KNm
Flex
KNm
1
BB
1.0
S
139.91
139.91
TAGLIO
NEd
MEd,x
MEd,y
NRd
MRd,x
MRd,y
KN
KNm
KNm
KN
KNm
KNm
1.00
1.0
1.0
1.00
140.07 140.07
S
828.854
pstaffe φstaffe
V ed,y
VRd,y
mm
mm
KN
KN
150
6
75.60
208.43
S
2.76
7.3.3 PILASTRI QUINTA TESA
DESCRIZIONE
Bx
Hy
c'
φ1
n1
mm mm mm
n2
mm
φ2
n3
mm
φ3
Af1
Af2
FLESSIONE SEMPLICE
Af3
MEd,x
MRd,x
mm mm 2 mm3 mm 3 KNm
KNm
S
NEd
MEd,x
MEd,y
NRd
MRd,x
MRd,y
KN
KN
KN
KN
KNm
KNm
TAGLIO
S
pstaffe φstaffe
mm
mm
Ved,y
VRd,y
KN
KN
S
PILASTRO 47_(SLV2-q=3)
400 400
40
2
20
3
20
628
942
628
1.00
57.32
57.32
94.64
93.26
27.64
94.6
72.93
54.50
0.55
150
6
1.00
47.57
47.57
400 400
40
2
20
3
20
628
942
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40
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3
20
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942
628
1.00
57.32
57.32
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1.00
53.0
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mm mm
tfs
bf
s
nmaglie
mm mm mm
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MRd,x
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KNm
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S
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mm
mm
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V Rd,y
KN
KN
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6
2
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19
100
1
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158.53
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220.54
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157.93
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1.0
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2
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158.53
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1.0
1.0
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6
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Bx
DESCRIZIONE
Hy
c'
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n1
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mm
φ3
n3
Af1
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402
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45.72
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c
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D
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Bx
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402
402
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100.00
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98.78
TRAVI25x70 taglio
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16
402
402
402
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1.00
1.00
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46.59
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Bx
Hy
c
n1
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402
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402
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402
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Bx
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c
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SEMPLICE
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6
280.80
384.60 384.60
253.00 331.81
1.31
41
7.4 VERIFICHE GEOTECNICHE
7.4.1 Modellazione del terreno
La struttura di fondazione è schematizzata attraverso l'introduzione travi di fondazione
poggianti tutte su suolo elastico alla Winkler; in questo modello la costante di Winkler si calcola
in funzione dei parametri di deformabilità dei terreni, della stratigrafia, della geometria della
fondazione.
7.4.2 Verifiche strutturali degli elementi di fondazione
Per le verifiche in oggetto Cfr.§ 7.2.1.1.
7.4.3 Sintesi delle verifiche geotecniche
Sono state omesse le verifiche geotecniche in quanto sussistono, per l’edificio in esame, le
seguenti condizioni (prescritte nel §C8A.5.11 dell’Allegato alla circolare esplicativa della
vigente normativa [18]):
x)assenza di importanti dissesti attribuibili a cedimenti fondali sia attuali che passati;
y)gli interventi strutturali non comportino alterazioni sostanziali allo schema strutturale del
fabbricato;
z)gli interventi non comportano rilevanti modificazioni delle sollecitazioni trasmesse in
fondazione
aa)sono esclusi fenomeni di ribaltamento della costruzione per effetto delle azioni sismiche
In particolare si fa notare come le massime tensioni al piede delle fondazioni riscontrate in
condizioni statiche (combinazione SLU) sono superiori rispetto a quelle indotte dalle condizioni
sismiche (SLV).
42

ST_R_01_Relazione di calcolo strutture

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