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Progettista architettonico:
P.I.E. Lorenzo Cantono, Zumaglia (BI)
Progettista strutturale:
Dott. Ing. Andrea Perratone, Biella (BI)



 Progetto:
Costruzione di un edificio destinato a civile abitazione unifamiliare di due piani fuori terra nel Comune di Zumaglia (BI).
Note:
Date le scarse qualità geologiche del sito di costruzione l'intero fabbricato è fondato su terreno di riporto formato da misto stabilizzato compattato con rullo a strati di 30 cm per un'altezza totale di circa 4,00m.
Il telaio in c.c.a. è incastrato ad una platea di fondazione, anch'essa in c.c.a., che scarica le sollecitazioni sul terrapieno consolidato.
Il lavoro si è dunque sviluppato secondo le seguenti fasi:
  • Analisi dei carichi, predimensionamento e creazione del modello strutturale;
  • Definizione del metodo di calcolo da utilizzare;
  • Analisi sismica della struttura progettata;
  • Verifica delle armature e degli elementi in legno.

Dettagli:
Sito di progetto: Collina Biellese
Dimensioni del fabbricato: 11,40x10,35 metri
Superficie occupata: 18,80x14,30 metri
Altezza massima: 7,20 metri
Materiale utilizzato: cls C25/30, acciaio B450C, legno lamellare GL24H
Zona sismica: 4
Normativa utilizzata nel calcolo: Analisi sismica statica equivalente NTC 2008

Programmi utilizzati:
TRAVILOG TITANIUM 2, Modulo 3D, Modulo FERRI, Modulo PILASTRI, Modulo LEGNO.

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Descrizione del progetto e del contesto
La presente progettazione ed il calcolo degli elementi strutturali previsti riguardano la nuova costruzione di un edificio residenziale (classe d'uso II) in calcestruzzo armato con copertura in legno lamellare situato nel comune di Zumaglia (BI), in zona sismica 4.
L'organismo edilizio presenta due piani fuori terra, di cui uno con copertura a vista, ad esclusivo uso abitativo. Il piano terreno è destinato alla zona giorno e comprende l'ingresso, la centrale termica più locale lavanderia, un bagno, una cucina e un soggiorno. Percorrendo la scala interna si giunge al piano primo che è pensato per la zona notte con due bagni e tre camere da letto. Attorno al corpo dell'abitazione si sviluppano alcune zone porticate formate da pilastri in muratura portante e copertura in legno a vista.

Planimetrie dell'edificio
Prospetti e sezioni dell'edificio

Descrizione strutturale dell'edificio
La tipologia strutturale adottata prevede pilastri di calcestruzzo armato incastrati alla base ad una platea di fondazione e connessi tra loro in quota da travi in c.c.a. gettate in opera. Il solaio a copertura del piano terreno è realizzato in laterocemento con travetti prefabbricati a traliccio di spessore 18+4 cm.
I marciapiedi a sbalzo verranno eseguiti con mensole e solette in c.c.a. spessore cm 15.
Per la copertura si prevede un manto in coppi su sottostruttura in travetti ed assito di chiusura in legno; le travi di colmo, la capriata e i puntoni sono in legno lamellare classe GL24H. Per tutte le falde si prevede una pendenza massima del 35%.
Il carico proveniente dalla sovrastruttura viene trasferito al terrapieno mediante l'impiego della sopracitata platea di fondazione.
La struttura oggetto dell'analisi prevede un normale affollamento (civile abitazione), la vita utile stimata è ≥ 50 anni corrispondente ad un periodo di ritorno dei fenomeni naturali di 500 anni. Sulla base di queste ipotesi, l'edificio è inquadrabile in classe II.


Analisi effettuate e supporto del software
Gli elementi costituenti il modello tridimensionale agli elementi finiti riproducono le seguenti strutture:
  • Platea di fondazione: piastra piena in c.c.a. di spessore pari a 35 cm e costante di Winkler pari a 10 kg/cm3. La platea è modellata mediante un elemento bidimensionale (shell) discretizzato in parti di dimensione pari a 0,5 m;
  • Pilastri e travi: i pilastri, incastrati alle estremità, hanno sezione pari a 30x30 cm e accolgono due ordini di travi di sezioni variabili. Il primo è alla stessa quota del solaio a copertura del piano terreno mentre il secondo costituisce un coronamento prima della copertura;
  • Tetto in legno: sia la copertura del corpo principale dell'edificio e delle zone porticate sono realizzate in legno. I colmi che appoggiano su pilastri in c.c.a. e su una capriata in legno sono svincolati per i momenti alle estremità. I puntoni sono anch'essi svincolati per i momenti sull'estremità d'appoggio sul puntone mentre sul nodo di appoggio alla banchina è svincolato sia per i momenti che per le traslazioni orizzontali;
  • Solai: sono modellati mediante analisi dei carichi opportunamente creata. Si sono considerati carichi permanenti, permanenti non strutturali ed accidentali di Categoria A (domestici e residenziali) secondo le NTC 2008;
  • Portici: Le strutture costituenti le zone porticate non sono state modellate ma sono state tenute in considerazione come un peso gravante parte sulla platea in corrispondenza dei pilastri e parte sul telaio dell'edificio.
Modellazione 3D Schema strutturale

Conclusioni
Dopo aver identificato il piano rigido è stata condotta un'analisi sismica statica equivalente ai sensi delle NTC 2008 (D.M. 14.01.2008).
Sono state attribuite le proprietà sismiche qui di seguito riportate:
  • Classe d'uso: 2 (Costruzioni il cui uso preveda normale affollamento, senza funzioni pubbliche sociali essenziali);
  • Categoria di sottosuolo: D (depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati);
  • Amplificazione topografica: T1 (superficie pianeggiante).
Per la determinazione del fattore di struttura, si è assunto inoltre:
  • Tipologia strutturale: Strutture a telaio, a pareti accoppiate, miste;
  • Duttilità: CD B;
  • Regolarità: non regolare in pianta ed in altezza;
  • Edificio a telaio a più piani e più campate.
A seguito del calcolo si sono determinate le sollecitazioni agenti su ciascun elemento strutturale (in elevazione ed in fondazione). È quindi stato possibile armare gli elementi in c.c.a. e verificare le sezioni in legno mediante gli appositi moduli del software.
La soluzione ha permesso di ottenere una sollecitazione massima sul terrapieno consolidato pari a circa 0,43 kg/cm2 compatibile con i risultati ottenuti con prove su piastra eseguite sul detto terrapieno.

Sollecitazioni di calcolo Pressioni sul terreno
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