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Progetto di una passerella pedonale - Relazione tecnica e calcoli strutturali

costruzioni


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Progetto di una passerella pedonale



In seguito al successo ottenuto, come primo classificato al concorso di idee indetto dal Comune di ., in data Aprile 2003, lo studio Origgi & Sola viene ufficialmente incaricato della progettazione di una passerella pedonale di dimensioni 8 x 2,50 m.

Tale opera è adibita all'interruzione di una discontinuità morfologica, dovuta alla presenza di un corso d'acqua, esistente sul terreno esaminato ed è destinata ad un transito esclusivamente pedonale; appartiene, pertanto, alla III categoria dei ponti stradali.

La geometria del piano viabile dovrà rispondere alle prescrizioni contenute nella CNR 28/3/73, n° 31: "Norme sulle caratteristiche geometriche delle strade", nonché nella Circ. Min. LL. PP. N° 34233: "Istruzioni relative alla normativa tecnica dei ponti stradali".

In attinenza alle ipotesi di carico ed ai criteri di calcolo, si fa riferimento ai carichi stabiliti dal D.M. 4/5/1990: "Criteri generali e prescrizioni tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo di ponti stradali" ed alla già citata Circ. Min. LL. PP. N° 34233




I carichi permanenti applicabili all'opera, sono i pesi propri delle strutture (g1), i carichi permanenti portanti (g2), le spinte della terra e le sottospinte idrauliche (g3). I carichi mobili saranno, invece, il carico isolato da 1t con impronta quadrata di m2 0,7 x 0,7 (q1d) ed il carico da folla compatta di tipo uniformemente ripartito in superficie pari a 0,4 t/m2.

Si allega la seguente relazione tecnica e i calcoli strutturali eseguiti sull'opera.
































- Relazione tecnica e calcoli strutturali -


Cenni di geologia e geomorfologia

L'area di indagine è ubicata sul versante nord della struttura collinare che dal centro dell'abitato di . si sviluppa verso la località. con altimetria che r 545f54f aggiunge quote massime intorno ai 400 m. sul livello del mare.


Tipo di struttura

Si prevede di disporre numero 3 travi principali in legno lamellare di larice, ad interasse di 1,00 m, con assoni sovrastanti, in legno di larice, spessi 8 cm e larghi 20 cm.

Le travi principali vengono controventate lateralmente mediante traversi opportunamente distanziati. Tali traversi non hanno però la funzione di rendere completamente solida la struttura, ma solo quella di legare tra loro le travi, in modo da rendere più rigido l'insieme.

Verranno adottati dei traversi in legno lamellare, di sezione 20 x 12 cm fissati alle travi principali tramite delle staffe di ancoraggio in acciaio zincato.

La struttura del parapetto è costituita da montanti verticali in acciaio ed è collegata alle travi principali mediante bullonatura passante.


Scelte estetiche

Per limitare l'impatto ambientale, si è pensato di arricchire la passerella, inserendo da ambo i lati e per tutta la lunghezza del parapetto, una fioriera in larice trattato. All'interno della fioriera, saranno stese due mani di apposita vernice bituminosa ad effetto antifungino e water-proof, al fine di evitare l'ammaloramento del legno.

Schema statico

L netta = 8,00 m

L calcolo = 8,50m






Tipi di materiali e resistenza


Legno massiccio

= 700 daN/m3

f = 70 daN/cm2

Legno di larice

Legno lamellare

= 800 daN/m3

f = 100 daN/cm2


Resistenza e tipo di terreno

= 2.200 daN/m3

t = 2 daN/cm2

Terreno argilloso misto a sabbia o ghiaia bagnata (φ =30°)

Resistenza e tipo di cls

= 2.500 daN/m3

c = 85 daN/cm2

Rck = 250

Resistenza e tipo di acciaio


s = 2.600 daN/cm2

FeB44K


Assoni


▪ Analisi dei carichi


pp /m2 = 700 ∙ 0,08 = 56 daN/m2


Carico della folla q1e = 0,4 t/ m2

Il carico q1e va incrementato del coefficiente dinamico 1,4:

q1e = 400 ∙ 1,4 = 560 daN/m2

q = p.p. + q1e = 616 daN/m2

q/m = 616 ∙ 0,20 = 123,2 daN/m




Condizioni di Carico (calcolo Mmax e Tmax)


Delle tre condizioni di carico, verrà considerata la più gravosa:








Schemi delle tre condizioni di carico

Mmax = q∙l2 = 123,2 ∙1,00 = 8,62 daN ∙m


Mmax = q∙l2 = 123,2 ∙1,00 = 11,85 daN ∙m


Mmax = q∙l2 = 123,2 ∙0,252 = 3,85 daN ∙m



Tmax 0,625 q∙l = 0,625 ∙123,2 ∙ 1 = 77 daN


Tmax 0,563 q∙l = 0,563 ∙123,2 ∙ 1 = 69,36 daN


Tmax q∙l = 123,2 ∙ 0,25 = 30,8 daN



La seconda condizione di carico è la più gravosa per il momento flettente, mentre per il taglio, la condizione di carico più gravosa è la prima:

Mmax = 11,85 daN∙m

Tmax = 77 daN


▪ Verifiche


Verifica a flessione

W = = = 213 cm3

h ≤ 30cm → C = 1


= = = 5,56 daN/cm2 < Verificato



Verifica a taglio


= = = 0,72 daN/cm2    < Verificato


Verifica dell'impronta quadrata 70 x 70 cm con carico q1d = 1t


Il carico q1d va incrementato del coefficiente dinamico 1,4:


q1d = 1.000 ∙ 1,4 = 1.400 daN

q1d /cm2 = = 0,28 daN/cm2


Carico q1d a cm lineare:


q1d /cm = 0,28 ∙ 20 = 5,6 daN/cm


Schema dell'impronta quadrata

VA=VB = = 196daN

Mmax = VA ∙ 50 - = 9.800 - 3.430 = 6.370 daN∙cm

Verifica a flessione

W = == 213 cm3

= == 21,91 daN/cm < = 70 daN/cm Verificato


Verifica a taglio

T max = VA= 196 daN

= = = 1,84 daN /cm < =10 daN /cm Verificato





Travi principali


Analisi dei carichi

Per l'analisi dei carichi, ipotizziamo una trave di 22 x 66 cm

hl = 66 cm           bh = 22 cm


Carico trasferito dall'assito



.......616 daN/m

Peso proprio



.....116,16 daN/m

Peso parapetto a stima



......40 daN/m




Ptot = 772,16 daN/m




Verifiche

Mmax = = 6.973,57 daN ∙m

h = 66 cm → C =

W = == 5.909,80 cm3

h = = 47,38 cm 48 cm

bh = 16 cm

SEZ 48 x 16 cm

W = == 6.144 cm3

h = 48 cm → C =

Il peso proprio della trave per la nuova sezione è 0,48 ∙ 0,16 ∙ 800 = 61,44 daN/m



Carico trasferito dall'assito

..............616 daN/m

Peso proprio

...........61,44 daN/m

Peso parapetto a stima

..........40 daN/m


Ptot = 717,44 daN/m


Verifica a flessione

Mmax = = = 6.479,38 daN ∙m

= = = 86,44 daN/cm2 < = 100 daN/cm2 Verificato


Verifica a taglio

T max = = = 3.049,12 daN

= = = 5,95 daN /cm < =10 daN /cm Verificato

Verifica di deformabilità

flim== = 1,7 cm

J = == 14.756 cm4

E = 100.000 daN/cm

f = = = 3,30 cm    >    flim=1,7 cm Non Verificato


Assumiamo una sezione maggiore, di 20 x 58 cm, senza ripetere le precedenti verifiche


J = == 325.186,66 cm4


f = = = 1,49 cm <    flim=1,7 cm   Verificato













Verifica della spalla


La spalla ha una triplice funzione statica:

quella di sostenere il carico trasmesso dall'impalcato della passerella;

quello di sostegno della spinta del terrapieno;

quello di sostegno della spinta idrostatica dovuta alla presenza di acqua.

La stabilità dovrà essere assicurata sia nell'ipotesi che dette azioni siano tutte concomitanti, sia pure nell'ipotesi che esse agiscano singolarmente o siano parzialmente combinate tra loro.

In prima ipotesi, si può considerare la condizione di carico in ordine alle sequenze dei tempi di costruzione; in un primo tempo è presente la sola spinta della terra, con l'eventuale sovraccarico. Tale ipotesi è la più sfavorevole perché la controspinta idrostatica ed il carico dell'impalcato hanno effetti stabilizzanti.

Tuttavia, queste azioni dovranno essere considerate in verifiche successive.


Tipo di terreno

A seguito di indagini geologiche e geomorfologiche, si è rilevato che il muro dovrà poggiare su un terreno argilloso misto a sabbia bagnata il cui peso specifico è di 2.200 daN/m3. L'angolo d'attrito φ è pari a 30°, al quale corrisponde un coefficiente K0 di 0,333.


Tipo di struttura

Si prevede la realizzazione di un muro in c.a. alto 3 m.

La fondazione, larga 200 cm e alta 50 cm, si estende per una lunghezza pari a 90 cm a monte e 60 cm a valle.

I ferri di armatura principale sono disposti verticalmente nella zona tesa, in prossimità del paramento interno. Occorrerà, poi, disporre di una secondaria armatura di ripartizione in senso orizzontale, almeno nella misura del 20% di quella principale.

Il muro verrà, in seguito, rivestita esternamente con pietra locale.

Per le opere di drenaggio, verranno inseriti dei tubi in pvc leggermente inclinati, per far confluire l'acqua di scolo verso il fiume.




Schema statico della spalla



Verifiche


Verifica a ribaltamento


P1 =



3.125 daN

P2 =



2.500 daN

P3 =



4.950 daN


Ptot


10.575 daN


h1== = 0,25 m

S = = 3.846 daN

y0 = = 1,07 m

Mr = S ∙ y0 = 3.846 ∙ 1,07 = 4.115 daN∙m

Ms = P1 ∙ 0,85 + P2 ∙ 1,00 + P3 ∙ 1,55=

= 3.125 ∙ 0,85 + 2.500 ∙ 1,0 +4.950 ∙1,55 = 12.829 daN∙m


Ms ≥ 1,5 Mr

12.829 daN∙m > 6.172 daN∙m     Verificato


Verifica a scorrimento

≥ 1,3 f


= 1,37 > 1,3     Verificato


Verifica a schiacciamento

Viene ricalcolato il peso P3, aggiungendo il sovraccarico


P daN

Ptot = 11070 daN


Ms' = P1 ∙ 0,85 + P2 ∙ 1,00 + P3' ∙ 1,55=

= 3.125 ∙ 0,85 + 2.500 ∙ 1,0 + 5.445 ∙1,55 = 13.596 daN∙m


u = == 0,86 m

e = = = 0,14 m

= = 0,33 m


e <




Verifica a flessione




A = 200 ∙ 100 ∙ = 20.000 cm2

W = = 666.666 cm3

P = 11.070 daN

=


= = - 0,32 daN∙cm2 < = 2 daN/cm2 Verificato

- 0,78 daN/cm2




Progetto delle mensole



Mensola verticale


Schema della mensola verticale

= = 25,64 daN/cm

= 23,50 daN/cm


Mmax = = = 296.198 daN/cm2

As = = 2,64 cm2 in un m


Per l'armatura principale vengono inseriti 5 10 As = 3,93 cm2 1 10 / 20 cm

Armatura orizzontale di ripartizione = 20% As = 0,786 cm2

Verranno inseriti 3 8 As = 1,51 cm2   1 8 / 30 cm


Verifiche


B = 100cm

h = 48cm

y = h ∙ = 48 ∙ 0,329 = 15,79 cm


Calcestruzzo


=

= = 8,78 daN/cm2 < = 85 daN/cm2 Verificato


Acciaio


=

= = 1763,55 daN/cm2 < = 2600 daN/cm2 Verificato




Mensola a valle


0,46 : 200 = x : 115

x = = 0,26 cm + 0,32 = 0,58 daN/cm2



Pressioni del terreno


Pressioni del terreno nella mensola a valle

Mmax = = 2.576,92 daN∙cm 2.577 daN∙cm

As = = 0,02 cm2 in un m


Per l'armatura principale vengono inseriti 3 6 As = 0,85 cm2 1 6 / 30 cm

Armatura orizzontale di ripartizione = 20% As = 0,17 cm2

Verranno inseriti 3 8 As = 1,51 cm2   1 8 / 30 cm



Verifiche


B = 100cm

h = 48cm

y = h ∙ = 48 ∙ 0,329 = 15,79 cm


Calcestruzzo


=

= = 0,08 daN/cm2 < = 85 daN/cm2 Verificato


Acciaio


=

= = 70,94 daN/cm2 < = 2600 daN/cm2 Verificato



Mensola a monte


Schema della mensola a monte


qterreno = = 4.735 daN/m

qmensola = = 1.250 daN/m

qtot = 4.735 + 1.250 = 5.985daN/m

Mmax = = 3.958 daN∙m

As = = 0,03 cm2 in un m


Per l'armatura principale vengono inseriti 3 6 As = 0,85 cm2   1 6 / 30 cm come nella mensola a valle.

Armatura orizzontale di ripartizione = 20% As = 0,17 cm2

Verranno inseriti 3 8 As = 1,51 cm2 1 8 / 30 cm



Verifiche


B = 100cm

h = 48cm

y = h ∙ = 48 ∙ 0,329 = 15,79 cm



Calcestruzzo


=

= = 0,12 daN/cm2 < = 85 daN/cm2 Verificato





Acciaio


=

= = 108,96 daN/cm2 < = 2600 daN/cm2 Verificato



Verifica a schiacciamento della spalla, con l'aggiunta dell'impalcato


Schema della spalla


P1  =

3.125 daN

P2  =

2.500 daN

P3' =

5.445 daN

P4  =

386,08 daN

Ptot =

11.456,08 daN



S = 3.846 daN

R = = 12.084,43 daN




P1 ∙ 0,85 + P2 ∙ 1,00 + P3 ∙ 1,55 + P4 ∙ 0,68 = R ∙

= 1,15 m

= = 0,33 cm

e >

1,15 > 0,33

u =

= = = - 6,5daN/cm2 < = 85 daN/cm2 Verificato









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