Relazione di calcolo delle fondazioni - progetto esecutivo

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INDICE

1.) 2.) 3.) 4.) 5.) 6.) 7.)

DESCRIZIONE DELLE OPERE..................................................................................... 2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO................................................................................. 3 CRITERI DI ANALISI DELLA SICUREZZA E METODI DI ANALISI STRUTTURALE .............................................................................................................. 5 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI ....................................................................... 5 ANALISI DEI CARICHI DOVUTI ALLA NEVE ED AL VENTO .............................. 7 ANALISI DEI CARICHI DELLA STRUTTURA........................................................... 9 CALCOLO DELLE FONDAZIONI .............................................................................. 10

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1.) DESCRIZIONE DELLE OPERE La presente relazione tratta il calcolo delle fondazioni del fabbricato da adibire a centrale termica da realizzare presso il complesso scolatico del Liceo Scientifico “Salutati”, posto in via G. Marconi del Comune di Montecatini Terme (PT). Trattasi di un edificio ad un piano a pianta quadrata, avente dimensioni in pianta pari a 5.70x5.70 m. La struttura portante è costituita dai muri perimetrali in muratura e da orizontamenti in laterocemento. I muri perimetrali sono realizzati in muratura portante di tipo Poroton dello spessore di 30 cm. La copertura è costituita da un solaio in laterocemento realizzato con pannelli prefabbricati di tipo predalles e getto di completamento, aventi elementi di alleggerimento in laterizio, tale solaio presenta spessore complessivo pari a H= 4+16+4 = 24 cm. In funzione della destinazione d’uso del fabbricato, centrale termica, le strutture sono dimensionate per avere REI 120. Le fondazioni sono di tipo dirette, realizzate in conglomerato cementizio armato, impostate a circa -1.00 m da piano campagna, aventi sezione a T rovescia con ciabatta di larghezza 0.80 m ed altezza 0.30 m e collo di dimensioni 0.40x0.60 m. Il piano di calpestio a piano terra è realizzato mediante un vespaio costituito da uno strato di sabbia dello spessore di 15 cm, da uno strato di ghiaia dello spessore di 20 cm, da una soletta dello spessore di 15 cm in calcestruzzo armata con una rete elettrosaldata e da una pavimentazione in gres rosso. Il manto di copertura del tetto è realizzato da un massetto in conglomerato alleggerito, per la formazione delle pendenze per lo sgrondo delle acque meteoriche, e da una copertura realizzata con una doppia guaina bituminosa dello spessore di 4mm cadauna, di cui quella superiore di tipo ardesiata. Il fabbricato viene realizzato in un’area cortiliva annessa ai fabbricati esitenti, il sito si presenta pianeggiante e stabile. Le caratteristiche del terreno di fondazione vengono ricavate dai risultati ottenuti dalla campagna di sondaggi geognostici eseguiti nell’ottobre del 2004 in prossimità dell’area interessata dall’intervento e condotta dallo Studio Tecnico Associato Terra, che ha prodotto a riguardo una Relazione Geologica Geotecnica firmata da Dott. Geol. Mauro Chessa. 2

2.) NORMATIVA DI RIFERIMENTO LEGGI - Legge 05.11.1971 n.1086 - “Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica. - Legge 02.02.1974 n. 64: « Provvedimenti per costruzioni con particolari prescrizioni per zone sismiche »; - Ordinanza P.C.M. 3274 del 20.03.2003: “Nuove norme tecniche relative alle costruzioni in zone sismiche” e succesivi aggiornamenti.

DECRETI - Decreto Ministeriale 14.09.2005 - “Norme tecniche per le costruzioni” - Decreto Ministeriale 20.11.1987 - “Norme per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento” - Decreto Ministeriale 11.03.1988 - “Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce; la stabilità dei pendii naturali 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” - Decreto Ministeriale 14.02.1992 - “Norme tecniche per l’esecuzione delle opere di cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche” - Decreto Ministeriale 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” - Decreto ministeriale 16.01.1996 - “Norme tecniche relative ai Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi” - Decreto ministeriale del 16 Gennaio 1996: “Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche”

CIRCOLARI - Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 1988 n. 30483 - “Istruzioni riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce; la stabilità dei pendii naturali 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”

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- Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 04.01.1989 n. 30787 - “Legge 02.02.1974 n. 64, art. 1 - Istruzioni in merito alle norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento” - Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 04.17.1996 n. 156AA.GG./STC - “Istruzioni per l’applicazione delle 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” - Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici Serv. Tecn. Cen. 15.10.1996 - “Istruzioni relative alle norme tecniche per l’esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche” - Circ Min. LL.PP. 10.04.1997 n. 65/AA.GG.: “Istruzioni per l’applicazione delle norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche di cui al D.M. 16.01.1996”

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3.) CRITERI DI ANALISI DELLA SICUREZZA E METODI DI ANALISI STRUTTURALE Per la verifica della sicurezza degli elementi strutturali si è adottato il metodo agli stati limite. Le sollecitazioni indotte sui vari elementi costituenti la struttura sono state calcolate attraverso i consolidati modelli della scienza e della tecnica delle costruzioni.

4.) CARATTERISTICHE DEI MATERIALI Le opere edili sono realizzate in calcestruzzo armato e muratura aventi le seguenti caratteristiche: • Calcestruzzo armato opere di fondazione Tipo Rck 25 N/mm2 Inerti:

Sabbia lavata e ben granata

granulometria mm 0-5

Ghiaietto vagliato

granulometria mm 5-15

Ghiaia vagliata

granulometria mm 15-25

Cemento:

tipo 32,5

Resitenza di calcolo

fcd = 12.97 N/mm²;

• Acciaio per calcestruzzo: Barre ad aderenza migliorata in acciaio tipo Fe B 44 K controllato in stabilimento Tensione di snervamento:

fyk = 430.0 N/mm²

Resitenza di calcolo

fsd = 373.9 N/mm2 ;

•Copriferro: Copriferro

C = Cmin + Dh = 25 + 5 = 30 mm C = 40 mm (per getti controterra)

• Muratura portante: Tipo Poroton dello spessore di 30 cm, utilizzato come da elaborati grafici, legata con malta cementizia tipo M10 • Resistenza caratteristica a compressione dell’elemento:

f bk = 10.0 N / m 2 5

• Malta cementizia tipo M10 f m = 10.0 N / m 2 • Resistenza caratteristica a compressione della muratura: f k = 5.30 N / mm 2 • Resistenza caratteristica a taglio in assenza di carichi verticali: f vko = 0.20 N / mm 2

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5.) ANALISI DEI CARICHI DOVUTI ALLA NEVE ED AL VENTO

Per il calcolo delle strutture si considereranno, oltre al peso proprio, i carichi derivanti dall’azione della neve . • Carico Neve La località si trova in zona II per quanto riguarda l’azione della neve e pertanto il carico unitario diviene : •

qs = μi·qsk ·CE Ct ;

•

qs carico di neve sulla copertura;

•

μi coefficiente di forma della copertura;

•

CE coefficiente di esposizione;

•

Ct coefficiente termico;

•qsk valore

di riferimento del carico di neve al suolo.

qsk = 1.15 kN/mq

per as < 200 m

qsk = 1.15 + 2.6×(as - 200)/1000

kN/mq

qsk = 2.58 + 8.5×(as - 750)/1000 kN/mq

per 200 m < as < 750 m per as > 750 m

Essendo l’altitudine del sito oggetto dell’intervento pari a circa 30 m s.l.m.m., sostituendo i valori secondo la tabella 3.5.III del D.M. 23-09-2005 si ottiene per il carico unitario della neve :

qsk = 1.15 kN/m²; Tenendo presente che la copertura è ad una falda piana, che l’esposizione è normale, che le dispersioni termiche del tetto non generano particolari fenomeni di scioglimento, si ha: μi = 0.8 CE = 1 Ct = 1 Pertanto qN = 0.8·1.15·1·1 = 0.92 kN/m². si assume comunque qN = 1.00 kN/m².

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• Carico Vento Velocità di riferimento per tempi di ritorno di 50 anni: la località in oggetto ricade in zona 3, con altitudine as ≤ ao=500m, pertanto il valore di riferimento è : vR (TR) = vref = 27 m/s Velocità di picco: vP (z) = cev(z)·vR (TR) = 34.6 m/s in cui: cev(z)·= 1.28 avendo assunto: Classe B di rugosità del terreno Sito collocato a 40 km dal mare Categoria di esposizione IV (Kr = 0.22, Zo = 0.30 m, Zmin = 8 m)

Pressione cinetica di picco: q(z) = ½ · ρ · vP (z)² = 748.23 N/m²

Per quanto riguarda l'azione del vento sulle pareti dell’edificio si utilizzerà la relazione: We = Cpe·Cd·q = 598.58 N/m² In cui: We = pressione del vento; Cpe = 0.80

coefficiente di pressione esterna;

Cd = 1

coefficiente dinamico.

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6.) ANALISI DEI CARICHI DELLA STRUTTURA Solaio di copertura

Si adotta un solaio in latero cemento con copertura in guaina bituminosa: Peso proprio Solaio (20+4 cm)

3.50 kN/m2

Peso massetto delle pendenze (15 cm)

1.80 kN/m2

Peso manto di impermeabilizzazione

0.10 kN/m2

Totale carichi permanenti solaio

5.40 kN/m2

Murature

Si adottano pareti di spessore 30 cm più 1.5 cm di intonaco per parte: Peso proprio Laterizio

2.80 kN/m2

Peso intonaco

0.55 kN/m2

Totale carichi permanenti solaio

3.35 kN/m2

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7.) CALCOLO DELLE FONDAZIONI

Le fondazioni vengono previste di tipo diretto, in ragione dei modesti carichi che la struttura trasferisce al terreno ed alle caratteristiche del terreno di fondazione del sito su cui insiste il fabbricato. Il sito oggetto di intervento è collocato in ambito urbano con andamento globale leggermente acclive, l’intero territorio si presenta stabile e privo di fenomeni di disseto o erosione, il piano campagna, limitatamente all’area di impronta del fabbricato da realizzare, si presenta pianeggiante. La fondazione viene realizzata in conglomerato cementizio armato con sezione a T rovescia, avente ciabatta di larghezza pari a 80 cm ed altezza 40 cm e collo di dimensioni rettangolare 40x60 cm. La ciabatta viene armata con 4φ12 all’estradosso e 4φ12 all’intradosso, con staffe φ8 poste a passo 25 cm; . Il piano d’imposta delle fondazioni viene fissato a -1.00 m dal p.c., in base alle indicazioni ricavate dalla Relazione geologica geotecnica redatta dallo Studio Tecnico Associato Terra, al fine di evitare di impostare le fondazioni sullo strato più superficiale del terreno che si presenta maggiormente compressibile e soggetto a variazioni volumetriche stagionali. Dalla Relazione geologica geotecnica si assume per il terereno di imposta delle fondazioni la seguente caratterizzazione geotecnica:

Tipo di terreno: Argille sabbiose e limose γt = 18.7 N/mc Cu = 0.27 N/mm² φ’ = 39° Le fondazioni maggiormente caricate risultano essere quelle poste sotto i muri laterali del fabbricato su cui appoggia il solaio. Sulla superficie di contatto terreno fondazione agiscono i seguenti carichi per metro di fondazione: Carichi permanenti

Peso solaio di copertura = (5.70 x 5.40) / 2 =

15.39 kN/m

Peso muratura = 2.85 x 3.35 =

9.55 kN/m

Peso fondazione = 0.44 x 25=

11.00 kN/m

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Carichi accidentali

Neve sulla copertura = (5.70 x 1.00) / 2 =

2.85 kN/m

Pertanto alla quota di imposta della fondazione agisce il seguente carico:

Nd = 1.5 · Gk + 1.5 · (ψ Qk + 0.75 Wk ) = 58.18 kN/m In cui: Gk = 15.39 + 9.55 +·11.00 = 35.94 kN/m Carichi permanenti Wk = 0 kN/m Azione del vento Qk = 2.85 kN/m Carico della neve ψ =1 Coefficiente il quale da origine alla seguente pressione ultima: σult = Nd / A = 58180 / ( 800 x 1000) = 0.073 N/mm²

Carico limite in fondazione

Il carico limite in fondazione viene calcolato in base alle caratteristiche del terreno di fondazione ed in termini di tensioni totali, pertanto la capacità portante limite può calcolarsi mediante la seguente espressione:

qlim = Cu · Nc · s°c · d°c · i°c · b°c · g°c + q assumendo: Cu = 0.27 N/mm² ·Nc·= 5.14 fattore di capacità portatnte · sc = 1.02 Fattore di forma · dc = 1.00 Fattore di profondità · ic = 1.00 Fattore di inclinazione dei carichi · bc = 1.00 Fattore di inclinazione piano di posa · gc = 1.00 Fattore di inclinazione piano di campagna q = 0.00 Non si tiene conto, a favore di sicurezza, del carico laterale del terreno Si ha: qlim = 1.41 N/mm²

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assumendo un fattore di sicurezza pari a 3 si ha inoltre

qamm = qlim / 3 = 0.47 N/mm² la verifica risulta pertanto soddisfatta, inoltre, in ragione della modesta entità delle pressioni in fondazione rispetto alla capacità portatnte del terreno, risultano superflue ogni ulteriori valutazioni in merito ai cedimenti indotti dai carichi.

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