Progettazione strutturale di un campanile in acciaio.
Premessa
La presente relazione di calcolo è relativa alle strutture di un campanile completamente realizzato in acciaio Fe360 e incastrato in fondazione su una piastra di 80 cm di spessore attraverso dei tirafondi.
Particolare attenzione è stata fatta alla modellazione della struttura. L’opera è stata calcolata prendendo a riferimento il D.M. 16.01.1996 e considerandola, come categoria sismica, in zona 2 anziché in zona 4 in cui fa parte il comune di _________.
Il D.M. 14.01.2008 è stato tralasciato in quanto i programmi di calcolo in commercio non sono ancora idonei a bene interpretare le caratteristiche che il legislatore ha voluto introdurre con tale normativa. Tra l’altro, è stata comunque fatta una simulazione di calcolo con il nuovo decreto ministeriale (non allegata) che, si ricorda, non fa riferimento alla zonazione sismica. La principale novità dettata dal nuovo decreto ministeriale è quella relativa alla definizione dell’azione sismica infatti, per la prima volta, si da la possibilità di utilizzare le mappe di pericolosità sismica italiana messe a disposizione dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). L’azione sismica viene valutata sito per sito e costruzione per costruzione. Non è più possibile fare riferimento ad una zona sismica che coincideva con più comuni e spesso con più regioni, oppure fare riferimento ad un’unica forma dello spettro di risposta e ad un determinato periodo di ritorno già prefissato e definito.
Tale approccio, a dire dello scrivente, non è ancora stato ben tarato dai programmi di calcolo in commercio. Si ricorda che l’art. 20 del Decreto Legge 248/2007, convertito con la L. n. 31/2008 (G.U. n. 51 del 29.02.2008), regola il periodo transitorio per l’applicazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni del 14.01.2008.
Tale periodo transitorio, in cui sarà comunque possibile utilizzare le precedenti normative sismiche (D.M. 96 e D.M. 14 settembre 2005), è stato prorogato al 30 giugno 2009.
Nel caso particolare di strutture ad elevato interesse strategico o per opere infrastrutturali la cui funzionalità assumerà rilievo indispensabile durante un evento tellurico al fine di protezione civile, come nel caso di caserme, ospedali, autostrade e ponti, nonché per edifici la cui funzionalità durante un evento sismico è importante per le conseguenze di eventuali collassi, come edifici pubblici e suscettibili di grande affollamento, le NTC verranno applicate immediatamente con carattere di obbligatorietà.
Le presente struttura non rientra, a dire dello scrivente, tra le strutture strategiche.
Caratteristiche dimensionali e costruttive
Le colonne portanti sono state realizzate in acciaio HE 400 A
In considerazione dell’altezza complessiva della struttura che è di 21,00 metri le colonne sono state divise tre parti. I giunti di collegamento tra le colonne sono stati realizzati a metà degli interpiani in modo da non compromettere la costruzione dei collegamenti travi – colonne e precisamente: sono ad altezza di metri 9.75 e 16.75 (l’ultimo tratto superiore delle colonne sarà alto metri 4.65 in quanto vi è un taglio a 45 gradi per motivi architettonici).
-Le travi esterne di collegamento dei vari piani sono state realizzate in IPE 270 per avere una duplice funzione: di irrigidimento della struttura e per collegamento con le colonne UPN 140 che negli ultimi due piani dovranno sostenere le campane.
- Le travi di irrigidimento interne (diagonali e per ricavare la botola dal piano ad altezza di metri 10,50 in poi) sono state calcolate con IPE 200.
Le travi esterne di collegamento (per evitare il taglio a 45° ) e quelle interne dei vari piani, sono collegate all’ala delle colonne con un giunto speciale del quale è stata eseguita una verifica.
- Le travi esterne di collegamento sono risultate più che sufficienti a garantire l’irrigidimento e la stabilità della struttura.
- I parapetti dei vari piani sono stati previsti in profilato di acciaio ad U 60x 6,5 serie speciale in tre pezzi per ogni lato da collegare ai montanti ad U ed ai giunti speciali uguali a quelli per le travi ma di altezza uguale a mm 100 (ne sono previsti due per ogni lato del parapetto).
- All’altezza di metri sette dal piano zero è prevista la costruzione di un ponticello da realizzare con due travi HE 100 B e con parapetti della stessa conformazione di quelli del campanile per il collegamento dello stesso campanile con la scala interna alla chiesa.
Il campanile dal piano posto a metri 21,00 è sormontato da un tronco di piramide quadrangole di altezza = a m. 3,50; la struttura del tronco di piramide è stata concepita con profilati ad L accoppiati, lati uguali 80 x 6 che partono dalla piastra di chiusura trapezoidale di 10 mm saldata in continuo sul giunto trapezoidale prismatico, sempre bullonati attraverso un fazzoletto di dimensioni idonee a contenere sia i doppi profilati a L accoppiati sia la piastra verticale di ancoraggio; nella parte inferiore detti profilati sono ancorati alle travi di collegamento del piano ad altezza 21,00 e nella parte superiore sono invece ancorati ai 4 profilati ad U 100 x 50 (che formeranno l’alloggiamento per la croce).
Le scale di collegamento tra i vari piani sono state previste con profilato ad U serie speciale 50 x 6 così come i pioli. Le scale saranno ancorate alle travi delle botole dei vari piani.
Il pavimento di calpestio dei vari piani sarà costituito da elementi in orsogrill 50 x 5 distanziati 21 mm.
Le campane poste agli ultimi due piani suoneranno a distesa ed hanno i seguenti pesi:
- Diametro mm. Peso Kg.
1) 950 530
2) 850 360
3) 750 260
4) 710 210
5) 630 140
6) 560 105
7) 530 90
8) 470 65
Il peso non comprende il ceppo motorizzato ed il battaglio.
Le piastre di fondazione con i relativi tirafondi saranno annegati nel plinto unico di basamento.
Il campanile è sormontato da una croce in profilato HE 160 A di altezza utile esterna di metri 3,50, (l’altezza totale del campanile dal piano zero è così di metri 28,00) oltre il tratto di ancoraggio alla struttura prevista in metri 0,50, e bullonata a due traversi L 80x6, ancorati ai profilati della piramide superiore.
Premessa
La presente relazione di calcolo è relativa alle strutture di un campanile completamente realizzato in acciaio Fe360 e incastrato in fondazione su una piastra di 80 cm di spessore attraverso dei tirafondi.
Particolare attenzione è stata fatta alla modellazione della struttura. L’opera è stata calcolata prendendo a riferimento il D.M. 16.01.1996 e considerandola, come categoria sismica, in zona 2 anziché in zona 4 in cui fa parte il comune di _________.
Il D.M. 14.01.2008 è stato tralasciato in quanto i programmi di calcolo in commercio non sono ancora idonei a bene interpretare le caratteristiche che il legislatore ha voluto introdurre con tale normativa. Tra l’altro, è stata comunque fatta una simulazione di calcolo con il nuovo decreto ministeriale (non allegata) che, si ricorda, non fa riferimento alla zonazione sismica. La principale novità dettata dal nuovo decreto ministeriale è quella relativa alla definizione dell’azione sismica infatti, per la prima volta, si da la possibilità di utilizzare le mappe di pericolosità sismica italiana messe a disposizione dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). L’azione sismica viene valutata sito per sito e costruzione per costruzione. Non è più possibile fare riferimento ad una zona sismica che coincideva con più comuni e spesso con più regioni, oppure fare riferimento ad un’unica forma dello spettro di risposta e ad un determinato periodo di ritorno già prefissato e definito.
Tale approccio, a dire dello scrivente, non è ancora stato ben tarato dai programmi di calcolo in commercio. Si ricorda che l’art. 20 del Decreto Legge 248/2007, convertito con la L. n. 31/2008 (G.U. n. 51 del 29.02.2008), regola il periodo transitorio per l’applicazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni del 14.01.2008.
Tale periodo transitorio, in cui sarà comunque possibile utilizzare le precedenti normative sismiche (D.M. 96 e D.M. 14 settembre 2005), è stato prorogato al 30 giugno 2009.
Nel caso particolare di strutture ad elevato interesse strategico o per opere infrastrutturali la cui funzionalità assumerà rilievo indispensabile durante un evento tellurico al fine di protezione civile, come nel caso di caserme, ospedali, autostrade e ponti, nonché per edifici la cui funzionalità durante un evento sismico è importante per le conseguenze di eventuali collassi, come edifici pubblici e suscettibili di grande affollamento, le NTC verranno applicate immediatamente con carattere di obbligatorietà.
Le presente struttura non rientra, a dire dello scrivente, tra le strutture strategiche.
Caratteristiche dimensionali e costruttive
Le colonne portanti sono state realizzate in acciaio HE 400 A
In considerazione dell’altezza complessiva della struttura che è di 21,00 metri le colonne sono state divise tre parti. I giunti di collegamento tra le colonne sono stati realizzati a metà degli interpiani in modo da non compromettere la costruzione dei collegamenti travi – colonne e precisamente: sono ad altezza di metri 9.75 e 16.75 (l’ultimo tratto superiore delle colonne sarà alto metri 4.65 in quanto vi è un taglio a 45 gradi per motivi architettonici).
-Le travi esterne di collegamento dei vari piani sono state realizzate in IPE 270 per avere una duplice funzione: di irrigidimento della struttura e per collegamento con le colonne UPN 140 che negli ultimi due piani dovranno sostenere le campane.
- Le travi di irrigidimento interne (diagonali e per ricavare la botola dal piano ad altezza di metri 10,50 in poi) sono state calcolate con IPE 200.
Le travi esterne di collegamento (per evitare il taglio a 45° ) e quelle interne dei vari piani, sono collegate all’ala delle colonne con un giunto speciale del quale è stata eseguita una verifica.
- Le travi esterne di collegamento sono risultate più che sufficienti a garantire l’irrigidimento e la stabilità della struttura.
- I parapetti dei vari piani sono stati previsti in profilato di acciaio ad U 60x 6,5 serie speciale in tre pezzi per ogni lato da collegare ai montanti ad U ed ai giunti speciali uguali a quelli per le travi ma di altezza uguale a mm 100 (ne sono previsti due per ogni lato del parapetto).
- All’altezza di metri sette dal piano zero è prevista la costruzione di un ponticello da realizzare con due travi HE 100 B e con parapetti della stessa conformazione di quelli del campanile per il collegamento dello stesso campanile con la scala interna alla chiesa.
Il campanile dal piano posto a metri 21,00 è sormontato da un tronco di piramide quadrangole di altezza = a m. 3,50; la struttura del tronco di piramide è stata concepita con profilati ad L accoppiati, lati uguali 80 x 6 che partono dalla piastra di chiusura trapezoidale di 10 mm saldata in continuo sul giunto trapezoidale prismatico, sempre bullonati attraverso un fazzoletto di dimensioni idonee a contenere sia i doppi profilati a L accoppiati sia la piastra verticale di ancoraggio; nella parte inferiore detti profilati sono ancorati alle travi di collegamento del piano ad altezza 21,00 e nella parte superiore sono invece ancorati ai 4 profilati ad U 100 x 50 (che formeranno l’alloggiamento per la croce).
Le scale di collegamento tra i vari piani sono state previste con profilato ad U serie speciale 50 x 6 così come i pioli. Le scale saranno ancorate alle travi delle botole dei vari piani.
Il pavimento di calpestio dei vari piani sarà costituito da elementi in orsogrill 50 x 5 distanziati 21 mm.
Le campane poste agli ultimi due piani suoneranno a distesa ed hanno i seguenti pesi:
- Diametro mm. Peso Kg.
1) 950 530
2) 850 360
3) 750 260
4) 710 210
5) 630 140
6) 560 105
7) 530 90
8) 470 65
Il peso non comprende il ceppo motorizzato ed il battaglio.
Le piastre di fondazione con i relativi tirafondi saranno annegati nel plinto unico di basamento.
Il campanile è sormontato da una croce in profilato HE 160 A di altezza utile esterna di metri 3,50, (l’altezza totale del campanile dal piano zero è così di metri 28,00) oltre il tratto di ancoraggio alla struttura prevista in metri 0,50, e bullonata a due traversi L 80x6, ancorati ai profilati della piramide superiore.