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Costruzioni civili antisismiche modulari a risparmio energetico.

 

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RELAZIONE TECNICA - 4. Relazione di calcolo.



PRESENTAZIONE


DESCRIZIONE

RELAZIONE TECNICA

LA FABBRICA

ASPETTI COMMERCIALI

ELEMEMTI ECONOMICO-FINANZIARI


INFORMAZIONI

POSTA

blu_line.gif (65 byte)

|| Sommario || Pagina Precedente || Pagina Successiva ||

Indice della sezione 4.

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Premessa || Materiali previsti || Analisi dei carichi agenti sulla copertura || Calcolo della soletta ||
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Verifica della sezione || Calcolo della mensoletta perimetrale esterna || Telaio treasversale a padiglione ||
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Analisi dei carichi verticali agenti sulla copertura || Analisi dei carichi per forze orizzontali ||
||
Sollecitazioni massime sulla struttura || Verifica della sezione di mezzeria || Verifica della sezione all'incastro ||
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Verifica della sezione di testa del pilastro || Azione del vento calcolata a 120 kg/mt.² ||
||
Telaio longitudinale || Caratteristiche geometriche || Coefficienti di ripartizione dei momenti nei nodi ||
||
Coefficienti di ripartizione dei momenti nei ritti || Analisi dei carichi per forze verticali ||
||
Analisi dei carichi per forze orizzontali || Calcolo della fondazione a platea ||
||
Verifica della spinta orizzontale || Calcolo delle tensioni tangenziali ||


Premessa

L'edificio oggetto della seguente relazione di calcolo della struttura in cemento armato è quello descritto nelle tavole allegate ed è costituito da un unico piano fuori terra con copertura a falde con inclinazione di 20 gradi. Trattasi di edificio adibito a civile abitazione.

Data la geometria della struttura si è tenuto conto della Normativa sismica per la prima categoria 25.11.1952 n. 1684 e dei D.M. 3.3.1975, oltre alle "Norme tecniche" del D.M. 26.3.1980.

Per ogni telaio si sono ottenuti i momenti dovuti alle forze orizzontali e quelli dovuti a quelle verticali. I momenti finali risultano dalla somma di questi nelle condizioni piú sfavorevoli.

Si è tenuto conto delle azioni dovute all'eccentricità tra il baricentro della rigidezza a quello dei pesi, infine si sono verificati a presso/flessione i pilastri piú caricati.
 

Materiali previsti

 

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Cemento

tipo 325 - Calcestruzzo R'bk = 250 kg./cm.2 - Acciaio (Feb 38k) ad aderenza migliorata (controllato).
Il calcestruzzo si intende dosato con:
sabbia 0.4 m.³
ghiaia 0.4 m.³
ghiaietto 0.4 m.³
cemento 300 kg./m.³ per pilastri e travi
200 kg./m.³ per sottofondazioni
acqua 150 litri
Le seguenti tensioni sono ammissibili:
Per pilastri o travi soqqetti a flessione o pressoflessione C =60+ R'bk - 150 = 85 kg./cm.²
                   
  4
Per pilastri semplicemente compressi C = 0,7 x 85 = 60 kg./cm².

f = 1600 kg./cm.²

Tensione tangenziale
bo = 4 + R'bk - 150 = 5.33 kg./cm.²
                      75
Analisi dei carichi agenti sulla copertura

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Peso proprio soletta

0,05 x 2500 = 125 kg./mt.²
Intonaco interno spessore cm. 1,5 30 = 30 kg./mt.²
Peso polistirolo 20 x 0,4 = 8 kg./mt.²
Tegole dei tipo a lastre ondulate 20 = 20 kg./mt.²
Carico della neve 60 x 0,925 = 55,5 kg./mt.²
Vento
p= 60 · 0,40 · 1 =     24 kg./mt² 
                                   264 kg./mt.²

 

Calcolo della soletta

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Si verifica una striscia di soletta dello spessore di cm. 5 e di larghezza m. 1 per una luce teorica tra le nervature di m. 2,70.

In = 2,80 b = 100

Si assumono le condizioni di incastro parziale:

Momento dell'incastro
M =     1     p · 1² = 172 kgmt.
            12
Momento in mezzeria
M =     1     p · 1² = 172 kgmt.
            12

r =       4.2        = 0.3202
         172000 
            100
per = 1600 m. = 10 si ha = 71    t = 0.002179 A = t Mb = 2.8577 cm.²
 

Si arma con 10 Ø 4 al m. pari a cm.² 3,14.

 

Verifica della sezione

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A  =  3,14

b=100

a=5

h = 4,2

X =     10 · 3,14     -1 + 1+    2 · 10 · 4.2     = 1,34
                 12                                              10 · 3,14
i =    10 · 1,34³     + 10 · 3,14 (4,2 - 1,34)² · 2 = 337
                 3               
c =    17200 · 1,34      = 68,39      85 kg./cm.²
                    337              
f = 10 ·     17200      · ( 4,2 - 1,34) = 1459     1600 kg./cm.²
                        337         

 

Calcolo della mensoletta perimetrale esterna

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q =264 kg./mt.²

p = 262 x 1 x 0,67 = 176,9 kg./mt.

Maggioriamo il carico del 40% per strutture a sbalzo

176,9 x 1,40 = 267,60

Dato che la mensoletta sarà armata con la stessa sezione di ferro delle solette, si tralascia la verifica.

Telaio trasversale a padiglione

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1 = 6281 cm. (vedere tavole allegate)
2 = 53864 cm.
K = ------- ·     h   = 9,2
          
               s  

 

Analisi dei carichi verticali agenti sulla copertura

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p.p. della copertura e carichi accidentali

264 x 3 = 792 kg.
p.p. della trave
0.20 x 0.20 x 2500     100 kg.  
          
                         p¹ 892 kg. 

p

= 892 ·    3,12    = 968 kg./mt.
          
      2,875
Va = Ve = 2783 kg.
H = 438 kg.
Ma = Me = 570 kgmt.
Mb = Md = - 897 kgmt.
Mc = 2578 kgmt.

 

Analisi dei carichi per forze orizzontali

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Valutazione di Gi
p.p. della soletta 0,05 x 6,66 x 3,00 x 2500   =   2498 kg.
p.p. trave 0,20 x 0,20 x 6,66 x 2500   =   666 kg.
p.p. pilastri  2 x 3,25 x 15,29 + 291   =   390 kg.

peso tegole

20 x 6,66 x 3,00   =         399      
          
                          
    Gi 3953 Kg.

Valutazione dei Qi
carico della neve 55,5 x 6,66 x 3,00  =  1109

vento

24 x 6,66 x 3,00 =       = 480    
          
                           Qi 1598 Kg.
Wi = Gi + 0,33 Qi = 4477 kg.

Fh

    10    · 4477 = 448 kg.
         100

 

Tale forza sarà distribuita data la conformazione su un'altezza di m. 1,20.


qu

=        448     = 373 kg./mt.
         
1,20
Dall'analisi della struttura risulta:
Va = - Ve = 302,3 kg.
H    = 216 kg.
Ma    = - 765 kgmt.
Me    = 738 kgmt.
Md = 14.4 ksmt.
Mb = 10,86 kgmt.
Mc = - 93,8 kgmt.

 

Sollecitazioni massime sulla struttura

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Ma

= 1335 kgmt.
Mb = - 912 kgmt.
MC = 2672 kgmt.
Md = 912 kgmt.
Me = 1335 kgmt.
Va = 3085 kgmt.
Ve = 3085 kgmt.
H = 654 kgmt.

 

Verifica della sezione di mezzeria

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Mb = 2672

b = 138

Bo = 20

h = 23,5

h = 1,5
Verifichiamo la sezione con armatura:
Af = 3 Ø 16 = 6,03 CM.2    h = 0,06
Af =2 Ø 16+14 Ø 4 = 5,78 cm²
Af = 1600 kg./cm.²   m = 10
Ff * = 6,03 + 5,78 = 11,81
h * = 12,8
x = 3,9 cm. interno alla soletta, quindi si può considerare la sezione rettangolare:
= 26226
= 39,7 kg./cm.²            70 kg./mt.²
=  1580                       1600 kg./mt.²

 

Verifica della sezione all'incastro

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M = 912 kgmt.

b = 20

h = 23,5

h = 1,5
Af = 3 Ø 16 + 2 Ø 4 = 6,28 cm.²
A'f = 2 Ø 16 = 4,02 cm.²
X = 8,26 cm.
= 20179
= 38 kg./cm.²        85 kg./cm.²
= 688                   1600 kg./cm.²

 

Verífíca della sezione di testa del pilastro

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Mb

= - 897 kgmt.
Il momento spuntato è
M = 802 kgmt. N = 3085 kg.

e

=        M     = 26 cm.   10    =   335   ·     1     = 10       12
         
N                          D            9    
     15,9
 

max

=        3085     =     80200      = 1247    kg./cm²      1600
           19.5           
    73.6

 

Azione del vento calcolata a 120 KG/mt².

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le azioni si suppongono di carattere statico cioè di pressioni:

p = cq
c = coefficiente di esposizione
q = coefficiente di forma

Nel caso piú sfavorevole di esposizione si avrà: q¹ kg. /mt.² = 120

Essendo la costruzione ad altezza inferiore a m. 10  q = 0,75 · 1,20

Il coefficiente di forma, essendo la copertura inclinata 
e = 23°, con 20° < e  < 60° si ha:

Ce = + 0,03 - 1 (
e in gradi) per cui  p = 27,9 kg. /mt.²

Telaio longitudinale

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Si verificheranno due telai longitudinali, uno per la soluzione 90 mt.² a quattro campate, ed uno per la soluzione 79 mt.² a tre campate.

1) soluzione 90 mt.²    prefab:  1 = 6281 cm.² = 22284 cm.²

Caratteristiche geometriche

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ASTA

1


/1
AA'  3,35 6281 19
BB' 3,35 6281 19
CC' 3,35 6281 19
DD' 3,35 6281 19
EE' 3,35  6281 19
A'B' 3,00 22284 74
B'C' 3,00  22284 74
C'D' 3,00 22284 74
D'E' 3,00  22284 74
 

Coefficienti di ripartizione dei momenti nei nodi




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NODO

ASTA

W

2 W

   W    

  2 W   
A'  AA'  19 186 0,10
A'B' 74 186 0,40
B'               A'B' 74  334 0,22
B'C'  74 334 0,22
B'B 19 334 0,06
C' B'C'  74  334
C'C 19 334
C'D' 74 334
D'  C'D' 74 334
D'D 19 334
D'E' 74 334
E'  D'E' 74 186 0,40
E'E   19 186 0,10

 

Coefficienti di ripartizione dei momenti nei ritti


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ASTA

AA'  - 0,3
BB' - 0,3
CC' - 0,3
DD' - 0,3
EE'  - 0,3

 

Analisi dei carichi per forze verticali

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p.p. per trave

0,20 x 0,25 x 2500      125
sovraccarico 100 x 0,25 =          25          
                            150 kg./mt.
Momento di incastro perfetto M =     QP   = 113 kgmt.
            12


La risoluzione dei telaio coi metodo Kani porta alle seguenti sollecitazioni:

M max all'incastro della trave = 26 kgmt.
M max alla testa dei pilastro = 26 kgmt.

 

Analisi dei carichi per forze orizzontali

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p.p. soletta

0.05 x 4 x 2500 x 12 = 6000 kg.
p.p. trave 0.20 x 0.25 x 12 x 2500 = 1500 kg.
p.p. pilastri 5 x 390 = 1950 kg.

intonaco interno

15 x 4 x 12 =          = 720 kg.          
                                Gi = 10170 kg.
Qi = 55.5 x 12 x 4 = 2664
Wi = 10170+0.33 · 2664 = 11049 kg.

Fh

=     10   = 11049 = 1105 kg. = Qr
       100

Mr

=     Qr · hr   = 1234 kgmt.
             3


Le caratteristiche geometriche ed elastiche sono analoghe a quelle calcolate.
Le sollecitazioni max calcolate coi metodo Kani per forze orizzontali sono:

M max all'incastro della trave =  332 kgmt.
M max alla testa dei pilastro =  380 kgmt.
M max al piede =  392 kgmt.


Il pilastro è stato precedentemente verificato per sollecitazioni superiori. La trave risulta scarsamente sollecitata e si armerà con 2 Ø 12 superiori e 2 Ø 12 inferiori largamente sufficienti.

2) Soluzione 78 mt.² prefab.

Il telaio longitudinale risulta analogamente al precedente scarsamente sollecitato. Inoltre, essendo tale telaio a 3 campate, risulterà l'entità della forza orizzontale minore della precedente, mentre il dimensionamento dei pilastri è analogo, per cui si ritiene inutile la verifica.

Calcolo della fondazione a platea

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Analisi dei carichi

p.p. soletta 0.06 x 6.66 x 18 x 2500 = 17982 kg.
p.p. travi 7 x 0.14 x 0.50 x 6.66 x 2500 = 8159 kg.
p.p. pilastri 14 x 0.18 x 0.50 x 3.00 x 2500 = 7875 kg.
p.p. intonaco soffitto 30 x 18 x 6.66 = 3596 kg.
p.p. intonaco pareti 4 x 30 x 18 x 3.00 = 6480 kg.

p.p. sovraccarico

150 x 18 x 6.66 =     17982 kg.  
                                     80056 kg. 

la pressione unitaria sul terreno sarà

=      80056     = 0.050 kg./cm.² = 1.5
    800 x 2000

Data la leggerezza della struttura le verifiche sono trascurabili.
Si armerà la platea di cm. 10 di spessore con una rete elettrosaldata con maglie Ø 5 ogni cm. 10.

 

Verifica della spinta orizzontale

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La spinta orizzontale dovuta al carico verticale agente sulle falde inclinate è data da   H = 863 kg.

La struttura presenta una trave di bordo trasversale collegata alla longitudinale, con interasse ogni 6 m.

Lo sforzo di trazione su detta trave sarà:

St = 863 +   1  · 863 = 1294,5 kg
                      2

Tale sforzo di trazione sarà assorbito integralmente dalle armature che sono

4 Ø 16 = 8,04 cm.² =     1294,5    = 161 kg/cm.² 1600 kg./cm.²
                                             8,04

Data la simmetria della struttura, la torsione dovuta all'eccentricità tra il baricentro delle rigidezze e quello delle masse è trascurabile.

Calcolo delle tensioni tangenziali

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Tm = T/b x 0.9 x h

la normativa al riguardo prevede che le tensioni tangenziali ammissibili senza presenza di armatura al taglio sono di:

4 +     R'bk - 150   = 5.33 kg. /cm.²;
                 75

per la trave perimetrale risulta: Tmax = 3.2 kg. /cm.²  5.33.

Sono comunque previste delle staffe con passo 25 cm. della sezione di 2 Ø 6.

 

 

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