RELAZIONE TECNICA GENERALE
RELAZIONE TECNICA GENERALE PREMESSA Il presente elaborato costituisce la relazione di calcolo strutturale, comprensiva di una descrizione generale dell’opera e dei criteri generali di analisi e verifica, in accordo con le prescrizioni contenute nel paragrafo 10.1 del Decreto Ministeriale del 17 Gennaio 2018 “Norme Tecniche per le Costruzioni”. Relativamente al progetto in oggetto il documento descrive in particolare le modalità operative di applicazione della normativa vigente. Le fasi di progetto, analisi, calcolo e verifica sono state svolte a “regola d’arte” dal progettista, secondo i dettami della scienza e tecnica delle costruzioni. Per verificare gli elementi strutturali e le sezioni sollecitate dalle azioni di modello ed al fine di garantire la sicurezza della costruzione è stato utilizzato il modello agli stati limite, rispettando le prescrizioni previste dalla normativa di riferimento elencate nel documento. Si riporta di seguito in proposito l’insieme delle verifiche strutturali, atte a garantire la resistenza ed il comportamento della struttura sia in condizioni di esercizio che sotto l’azione di eventi straordinari. Secondo le indicazioni delle Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 la relazione di calcolo riporta infine una sezione relativa alle analisi svolte con l’ausilio di codici di calcolo automatico, al fine di facilitarne l’interpretazione e la verifica dei calcoli svolti e di consentire elaborazioni indipendenti da parte di soggetti diversi dal redattore del documento. DESCRIZIONE DELL’OPERA L’opera oggetto di questa relazione si riferisce al completamento di una struttura in c.a. esistente ed all’installazione di due pensiline in acciaio a servizio di un’attività artigianale. Per quanto concerne la struttura esistente in c.a., i lavori riguarderanno la realizzazione di un solaio di copertura del torrino scala con relativo prolungamento del setto in c.a. oltre che la realizzazione di balconi al piano secondo e terzo (copertura) per una maggiore funzionalità dell’immobile. Per le pensiline in acciaio, queste verranno installate sul lato anterione e posteriore dell’edificio sito in San Valentino Torio (SA) alla Via Cesina, 18.
La sovrastruttura in c.a. con pianta rettangolare è costituita da tre piani fuori terra e presenta un’estensione massima pari a circa 11,10m in senso longitudinale e circa 9,00m in senso trasversale mentre l’altezza massima misurata all’impalcato di copertura è pari a 10,95. Il manufatto in c.a. è collegato verticalmente da un corpo scala annesso alla struttura con dimensioni massime pari a 2,96m x 5,00m ed altezza massima misurata dall’estadosso della fondazione pari a 13,45m;
La tipologia della struttura è la seguente:
fondazioni dirette composta da una platea nervata; la platea in c.a. di sp. 40cm è posta a quota estradosso -0,90m dal p.c. ed è provvista di nervature in c.a. costituite da travi di dimensioni 40x80cm;
struttura portante in elevazione costituita da una doppia serie di telai in c.a. disposti nelle due direzioni principali;
Solai in latero cemento con travetti gettati in opera;
Tamponature esterne con blocchi di laterizi forati.
Le pensiline in acciaio, hanno una pianta rettangolare ma con diversa distribuzione planimetrica, la pensilina anteriore ha dimensioni in pianta pari a 6,15m x 5,00m ed altezza massima pari a 5,15m mentre quella posteriore ha dimensioni in pianta pari a 14,00m x 7,10m ed altezza massima pari a 5,15m. La tipologia della struttura è la seguente:
fondazioni dirette esistenti sulle quali verranno installate le strutture in acciaio;
Struttura portante in elevazione costituita da pilastri in profilati del tipo IPE 300:
Travi principali in profilati del tipo IPE 300;
Travi secondarie (arcarecci) del tipo a omega 5x 30 x 120 x 60;
Copertura con pannelli coibentati sp. 3 cm.
Per maggiori chiarimenti circa l’organizzazione architettonica e plano volumetrica, si rimanda agli elaborati grafici architettonici allegati.
MATERIALI IMPIEGATI (Livello di Conoscenza e Fattore di Confidenza) Riferendosi ad una “costruzione esistente” nella trattazione della verifica verranno presi in considerazione tutti gli aspetti dettati dalla circolare n°7 del 21/01/2019 riferita alle NTC 2018, ed in particolare i punti previsti nel capitolo 8 insieme ai suoi allegati, contenuti nella sopracitata. Le costruzioni “esistenti” cui si applicano le norme contenute nel capitolo C8 sono quelle la cui struttura sia completamente realizzata alla data della redazione della valutazione di sicurezza. Vengono introdotti, fra gli altri, i concetti di livello di conoscenza (relativo a geometria, dettagli costruttivi e materiali) e fattore di confidenza (che modificano i parametri di capacità in ragione del livello di conoscenza).
Vengono definiti alcuni passaggi fondamentali delle procedure per la valutazione della sicurezza e la redazione dei progetti, individuati nell’analisi storico-critica, nel rilievo geometrico - strutturale, nella caratterizzazione meccanica dei materiali, nella definizione dei livelli di conoscenza e dei conseguenti fattori di confidenza, nella definizione delle azioni e nella relativa analisi strutturale. L’esistenza di fatto della struttura comporta la possibilità di determinare le effettive caratteristiche meccaniche dei materiali e delle diverse parti strutturali. I fattori di confidenza, strettamente legati al livello di conoscenza conseguito nell’indagini conoscitive, vanno a ridurre i valori medi di resistenza dei materiali della struttura esistente, per ricavare i valori da adottare nella verifica. Le fonti da considerare per l’acquisizione dei dati necessari sono: -
i documenti di progetto con particolare riferimento a relazioni geologiche, geotecniche e
strutturali ed elaborati grafici strutturali; - rilievo strutturale geometrico e dei dettagli esecutivi; - prove in situ ed in laboratorio. In generale saranno acquisiti dati sugli aspetti seguenti: - identificazione dell’organismo strutturale e verifica del rispetto dei criteri di regolarità indicati al paragrafo 7.2.2 delle NTC; quanto sopra viene ottenuto sulla base dei disegni originali di progetto opportunamente verificati con indagini in-situ, oppure con un rilievo ex-novo; - identificazione delle strutture di fondazione; - identificazione delle categorie di suolo secondo quanto indicato al paragrafo 3.2.2 delle NTC; - informazione sulle dimensioni geometriche degli elementi strutturali, dei quantitativi delle armature, delle proprietà meccaniche dei materiali, dei collegamenti; - descrizione della classe d’uso, della categoria e della vita nominale secondo il paragrafo 2.4 delle NTC; La quantità e qualità dei dati acquisiti determina il metodo di analisi e i valori dei fattori di confidenza da applicare alle proprietà dei materiali da adoperare nelle verifiche di sicurezza. Ai fini della scelta del tipo di analisi e del valore del fattore di confidenza, si dovrà determinare un livello di conoscenza. Nella fattispecie, non avendo elementi significativi a disposizione (geometria, dettagli costruttivi e proprietà meccaniche dei materiali), si è ricaduti per il calcolo della struttura in LC1: CONOSCENZA LIMITATA. Il riscontro della risposta del progetto simulato, viene effettuato mediante verifiche in situ, che sono state espletate sul manufatto in c.a. con indagini a mezzo di uno strumento portatile transistorizzato,(certificato in allegato), in numero pari a tre per i pilastri, 1 per il setto scala e sei
per le travi, così come contemplato dalla circolare (tab. C8.5.V), in pieno rispetto della percentuale stabilita (15% degli elementi). Di seguito, per determinare le proprietà dei materiali costituenti la struttura, si è proceduto, ad estrazione (carotaggio) di campioni di cls ed esecuzione di prove di compressione fino a rottura ed estrazione (sfilamento) di campioni di acciaio ed esecuzione di prove a trazione fino a rottura con determinazione della resistenza a snervamento e della deformazione ultima. Tali indagini eseguite (certificato in allegato), risultano pari a otto campioni per il cls, e cinque campioni per l’acciaio, così come contemplato dalla circolare (tab. C8.5.V), in pieno rispetto del limite (un provino di cls per 300m2 di piano dell’edificio, un campione di armatura per piano dell’edificio). In fede a quanto esposto sopra, il fattore di confidenza che andrà a decurtare le resistenze medie dei materiali è pari a: FC = 1,35.
MATERIALI IMPIEGATI Il livello di conoscenza assunto per il calcolo della struttura è LC1 (Limitata). Tale livello è stato assunto in quanto è stato effettuato un rilievo sulla struttura che ha permesso di definire perfettamente la geometria della struttura in c.a. Per la verifica si sono utilizzate le seguenti tensioni:
Cls: fcd = fck/γc·FC =32,15/1,5·1,35 = 15,88 MPa
Acciaio: fyd =fyk/γs·FC = 512,28/1,15·1,35=329,97 MPa
Per l’ampliamento si è previsto l’uso dei seguenti materiali:
Cls: C25/30
Acciaio: B450C
Si sono adottate le seguenti sollecitazioni: Per il calcestruzzo: fck = 25 N/mm2; fcd = fck · αcc / γc = 25 · 0,85 / 1,5 = 14,17 N/mm2; Per l’acciaio di armatura: fy nom = 450 N/mm2 ; ft nom = 540 N/mm2 fyk > fy nom ; ftk > ft nom 1,15 (ft/fy)k < 1,35
il d.ll.
(fy/fy nom)k 1,25
fyd = fyk / γs = 450 / 1,15 = 391,30 N/mm2
il progettista / verif
MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA La Scopo della presente è quello di dare una chiara sintesi dei risultati ottenuti sulla base dei dati forniti al computer. Il progetto prevede oltre ad interventi di completamento della struttura in c.a. anche lâ&#x20AC;&#x2122;installazione di due pensiline in acciaio che saranno agganciate alla struttura in c.a. Per tale motivo nelle verifiche post operam, sono state considerate le sollecitazioni derivanti dalle pensiline in acciaio ed applicate alla struttura in c.a. in corrispondenza dei punti di aggancio. Modello 3D struttura â&#x20AC;&#x201C; ANTE INTERVENTO
Modello 3D struttura – POST INTERVENTO
SINTESI DEI RISULTATI Dalle verifiche strutturali svolte sul manufatto ante intervento e post intervento (lavori di completamento della struttura in c.a. ed installazione di pensiline in acciaio) non sono emerse problematiche di sicurezza sull’edificio, per tale motivo non c’è la necessità di accrescere la capacità di resistenza strutturale alle azioni sismiche con interventi strutturali, atti ad adeguare il manufatto alla normativa tecnica vigente, come si evince dalle schermate successive di verifica. Dalle verifiche geotecniche svolte sulle fondazioni ante e post intervento, ne risulta che i valori di verifica sono accettabili in quanto le sollecitazioni indotte dalle nuove lavorazioni non producono apprezzabili variazioni dei carichi in fondazione, in ogni caso inferiori al 10%.
Schermata verifica aste â&#x20AC;&#x201C; ante intervento
Schermata verifica shell - ante intervento
Schermata spostamenti SLD â&#x20AC;&#x201C; ante intervento
Schermata massa eccitata â&#x20AC;&#x201C; ante intervento
Schermata verifica aste â&#x20AC;&#x201C; post intervento
Schermata verifica shell â&#x20AC;&#x201C; post intervento
Schermata spostamenti SLD â&#x20AC;&#x201C; post intervento
Schermata massa eccitata â&#x20AC;&#x201C; post intervento
Pertanto si può affermare alla luce dei risultati ottenuti, che la struttura in c.a. risulta essere adeguata al D.M. 17 Gennaio 2018.
il progettista
SOFTWERE UTILIZZATI Le analisi e le verifiche sono state condotte con il metodo degli stati limite (SLU ed SLE) utilizzando i coefficienti parziali della normativa di cui al DM 17.01.2018 come in dettaglio specificato negli allegati tabulati di calcolo. L’analisi delle sollecitazioni è stata effettuata in campo elastico lineare, per l’analisi sismica è stata effettuata una analisi statica.
SOFTWARE UTILIZZATO: CDSWin Rel. 2019 con licenza chiave n° 13135 prodotto dalla S.T.S. s.r.l. Software Tecnico Scientifico S.r.l. Via Tre Torri n°11 – Complesso Tre Torri 95030 Sant’Agata li Battiati (CT).
GIUDIZIO MOTIVATO SULL’ATTENDIBILITA’ DEI RISULTATI Come previsto al punto 10.2 delle norme tecniche di cui al D.M. 17.01.2018 l’affidabilità del codice utilizzato è stata verificata sia effettuando il raffronto tra casi prova di cui si conoscono i risultati esatti sia esaminando le indicazioni, tra documentazione ed i test forniti dal produttore stesso. Il software è inoltre dotato di filtri e controlli di autodiagnostica che agiscono a vari livelli sia della definizione del modello che del calcolo vero e proprio. I controlli vengono visualizzati, sotto forma di tabulati, di videate a colori o finestre di messaggi. In particolare il software è dotato dei seguenti filtri e controlli: •
filtri per la congruenza geometrica del modello di calcolo generato;
•
controlli a priori su elementi non connessi, interferenze, mesh con congruenti o non
adeguate; •
filtri sulla precisione numerica ottenuta, controlli su eventuali mal condizionamenti delle
matrici, verifica dell’indice di condizionamento; •
controlli sulle verifiche sezionali e sui limiti dimensionali per i vari elementi in funzione
della normativa utilizzata; •
controlli e verifiche sugli esecutivi prodotti;
Il software permette di modellare analiticamente il comportamento fisico della struttura utilizzando la libreria disponibile di elementi finiti. Le funzioni di visualizzazione ed interrogazione sul modello permettono di controllare sia la coerenza geometrica che le azioni applicate rispetto alla realtà fisica. Inoltre la visualizzazione ed interrogazione dei risultati ottenuti dall’analisi, quali
sollecitazioni, tensioni, deformazioni, spostamenti, reazioni vincolari hanno permesso un immediato controllo con i risultati ottenuti mediante schemi semplificati di cui è nota la soluzione in forma chiusa nell’ambito della Scienza delle Costruzioni. Si è inoltre controllato che le reazioni vincolari diano valori in equilibrio con i carichi applicati. Le sollecitazioni ottenute sulle travi per i carichi verticali direttamente agenti sono state confrontate con semplici schemi a trave continua. Per gli elementi inflessi di tipo bidimensionali si è provveduto a confrontare i valori ottenuti dall’analisi FEM con i valori di momento flettente ottenuti con gli schemi semplificati della Tecnica delle Costruzioni. Si è inoltre verificato che tutte le funzioni di controllo e autodiagnostica del software abbiano dato esito positivo. Il sottoscritto Ingegnere dichiara inoltre di aver sottoposto i risultati delle elaborazioni a controlli che ne hanno comprovato l’attendibilità. Tale valutazione è consistita nel confronto con i risultati di semplici calcoli, anche di larga massima, eseguiti con metodi tradizionali e adottati in fase di primo proporzionamento della struttura. Sulla base di considerazioni riguardanti gli stati tensionali e deformativi determinati, si è valutata la consistenza delle scelte operate in sede di schematizzazione e di modellazione della struttura e delle azioni. il progettista