RELAZIONE DI CALCOLO

8.1. Descrizione dell’edificio

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 Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 “Norme Tecniche per le Costruzioni”.

Per verificare gli elementi strutturali e le sezioni sollecitate dalle azioni di modello ed al fine di garantire la sicurezza della struttura è stato utilizzato il metodo agli stati limite, rispettando le prescrizioni relative alla normativa di riferimento Il progetto esecutivo, di cui verranno di seguito illustrate le fasi di analisi e di calcolo, e relativo ad un edificio destinato ad uso residenziale costituito da tre piani un piano seminterrato realizzato in c.a. e due piani con struttura portante realizzata con dei pannelli Xlam che hanno il compito di resistere alle azioni verticali e orizzontali.

L’edificio in esame è ubicato nel comune di Calambrone (PI), in zona sismica, con destinazione d’uso “Civile abitazione”, categoria del sottosuolo di tipo “C” e categoria topografica di tipo “T1”.

8.2. Descrizione dei materiali

La struttura portante dell’edificio è costituita da setti, pilastri e travi in c.a. per quanto riguarda il piano seminterrato, mentre pannelli portanti in Xlam a 5 strati per quanto riguarda le pareti e i solai relativi ai piani fuori terra.

Il calcestruzzo utilizzato è il C25/30, le sue caratteristiche meccaniche a 28 giorni di maturazione sono:

· Modulo di Elasticità: E= 22000*(fcm/10)*0.3= 31447 N/mm2 · Resistenza caratteristica cubica a compressione: Rck=30 N/mm2 · Resistenza caratteristica cilindrica a compressione: fck=25 N/mm2 · Resistenza a compressione cilindrica di progetto: fcd=14.17 N/mm2 · Densita: ρ=25 kN/m3

L’acciaio usato è il B450C, le cui caratteristiche meccaniche sono: · Modulo di elasticità: E=210000 N/mm2

· Resistenza caratteristica a trazione: fyk=450 N/mm2 · Resistenza caratteristica di progetto: fyd = 391.3 N/mm2

I pannelli in Xlam utilizzati sono di due tipi. Quello per i solai formato da 5 strati, raggiunge uno spessore complessivo pari a 180 mm, mentre quello utilizzato per le pareti raggiunge uno spessore complessivo pari a 123 mm, le loro caratteristiche meccaniche sono:

· Resistenza a flessione: fmk=24Mpa · Resistenza a taglio: fvk=3MPa

· Resistenza a trazione parallela: ft,0,k=14 MPa

· Resistenza a trazione perpendicolare: ft,90,k = 0,525 Mpa · Resistenza a compressione parallela: fc,0,k =21 MPa

· Resistenza a compressione perpendicolare: fc,90,k=2,5 MPa · Modulo elastico medio parallello E0,mean =11000 Mpa · Modulo elastico medio perpendicolare E90,mean =370 MPa · Modulo di taglio medio Gmean = 690 MPa

· Massa volumica caratteristica ρk=350 daN/m3

8.3. Analisi dei carichi

La valutazione delle masse e dei pesi propri permanenti viene eseguita seguendo le indicazioni e il procedimento tradizionale e andando a valutare la densità dei materiali utilizzati. Nel presente capitolo si procede ad analizzare i pesi delle pareti e dei solai, che sommati ai carichi verticali e accidentali permettono di andare a determinare gli sforzi per la verifica statica della struttura.

Carichi di solaio Pavimentazione 0,05kN/m2 Massetto 1,04 kN/m2 Coibentazione 0,06kN/m2 Cartongesso 0,15kN/m2 Pannello Xlam 180mm 0,90kN/m2 TOT 2,20 kN/m2

Carichi variabili (categoria A) qk =2,00 kN/m2

Carichi di solaio di copertura

Doppia guaina bituminosa 4+4 (mm) 0,12kN/ m2

Pannelli in Stiferite 120(mm) 0,08 kN/m2

Massetto per la pendenza+ getto completamento in cls 50(mm) 1,04kN/m2

Barriera al vapore 0,15kN/m2

Pannello Xlam 180mm 0,90kN/m2 TOT 2,29 kN/m2

Carichi variabili (categoria H1) qk =0,50 kN/m2

Parete esterna

La soluzione proposta sviluppa il sistema stratificato a secco in legno, realizzando un cappotto esterno in fibra di legno e una controparete interna, che oltre ad aumentare l’isolamento acustico grazie all’isolante in pet che viene interposto ha la funzione di accogliere impianti.

Doppia lastra in cartongesso 12+13(mm) =0,22 kN/m2 Isolante acustico in controparete 35(mm) =0,07 kN/m2 Pannello Xlam 123 (mm) =0,62 kN/m2 Isolante a cappotto in fibra di legno 80(mm) =0,13 kN/m2 Intonaco con rete per cappotto 20 (mm) =0,28 kN/m2

TOT 1,32 kN/m2

Pareti divisorie a telaio

Lastra in fibrogesso 12,5(mm) = 0,15 kN/m2 Pannello OSB 15(mm) = 0,06 kN/m2 Isolante lana di vetro 12,5(mm) = 0,15 kN/m2 Telaio in abete lamellare 12(mm) = 0,12 kN/m2 Pannello OSB 15(mm) = 0,06 kN/m2 Lastra in fibrogesso 12,5(mm) = 0,15 kN/m2

8.4. Tipo di modellazione della struttura

Dopo aver verificato preliminarmente i profili da poter utilizzare si è realizzato un modello FEM per determinare in maniera più accurata le sollecitazioni sulle pareti portanti, sulle travi e sui pilastri, oltre che negli elementi di fondazione. È stato utilizzato lo stesso modello anche per la determinazione e la valutazione degli spostamenti indotti dal vento e dal sisma.

Per il calcolo della struttura è stato usato il programma agli elementi finiti Straus7. La struttura è stata modellata con elementi frame (beam) per quanto riguarda travi e pilastri e mesh formata da elementi shell per quanto riguarda le pereti portanti in Xlam e i setti in c.a. Per la definizione degli elementi Xlam sono stati utilizzati elementi di tipo “plate” e materiale “laminate” definito a sua volta indicando per ogni strato componente il pannello tramite la funzione “Ply Property”: spessore, densità, Modulo di Young, Modulo di Poisson e Modulo di Taglio. Per la definizione dei setti in c.a. sono stati utilizzati sempre elementi di tipo “plate” ma con materiale di tipo “isotropic”.

Modellazzione tramite il programma Straus7

I carichi permanenti e accidentali, distribuiti sui solai, oltre che al peso dei tramezzi interni, sono stati applicati utilizzando load patch, elementi plate che vengono schematizzati senza alcuna rigidezza strutturale, con il solo compito di distribuire i carichi di superficie nelle travi e muri su cui si appoggiano. I pesi degli elementi portanti invece vengono computati in modo automatico dopo aver definito e assegnato il materiale e la sezione che li compone. Una volta definiti tutti i materiali, sono state applicate le sollecitazioni esterne come il vento e la neve.

All’interno del programma sono stati inseriti gli spettri di risposta ottenuti dal programma fornito dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, che hanno permesso di andare a valutare l’azione sismica e i modi principali di vibrare della struttura stessa. È stato dunque possibile

andare a valutare le sollecitazioni nei vari elementi che sono stati verificati uno per uno secondo le prescrizioni indicate in normativa.

Sono stati utilizzati per la modellazione della struttura un totale di:

 n. elementi di tipo “nodo” 5775

 n. elementi di tipo “beam” 1106

 n. elementi di tipo “plate” 5003

 n. elementi plate tipo “load patch” 77

 n. elementi di tipo “links” 569

8.5. Riferimenti normativi

Nella progettazione degli elementi sono state rispettate le prescrizioni dalle seguenti normative:

 D. M. del 14/01/2008: Norme tecniche per le costruzioni;

 Circolare Ministeriale n° 617 del 2/01/2009: Istruzioni per l’applicazione delle Norme tecniche per le costruzioni i cui al D. M. 14/01/2008;

 Eurocodice 2: Progettazione delle strutture di calcestruzzo UNI EN 1992.