05_Relazione di calcolo briccole - Autorità Portuale di Salerno
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INDICE<br />
1. Premesse pag. 2<br />
2. Regime normativo pag. 5<br />
3. Dati <strong>di</strong> input pag. 6<br />
3.1 Energia <strong>di</strong> accosto pag. 6<br />
3.2 Reazione sulla struttura <strong>di</strong> accosto pag. 13<br />
3.3 Forze <strong>di</strong> ormeggio dovute al vento pag. 13<br />
3.4 Tiro bitta pag. 15<br />
4. Verifica delle strutture pag. 16<br />
4.1 Descrizione della tipologia strutturale e problemi <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> pag. 16<br />
4.2 Carichi agenti e combinazioni <strong>di</strong> carico pag. 17<br />
4.3 Verifica della resistenza del terreno e analisi strutturale del palo pag. 18<br />
4.4 Analisi agli elementi finiti del terreno (Plaxis) pag. 27<br />
5. Conclusioni pag. 32<br />
1
1. Premesse<br />
La presente relazione è redatta secondo le prescrizioni e le in<strong>di</strong>cazioni delle<br />
nuove norme tecniche D.M. 14/01/2008, e contiene i calcoli e le verifiche per la<br />
realizzazione delle <strong>briccole</strong> denominate corpi “C”, previste nei Lavori <strong>di</strong><br />
realizzazione <strong>di</strong> un sistema <strong>di</strong> accosto ed ormeggio per l’attracco <strong>di</strong> navi Ro-<br />
Rox Pax al molo <strong>di</strong> sottoflutto del porto commerciale <strong>di</strong> <strong>Salerno</strong><br />
Fig. 1 – Schema planimetrico con in<strong>di</strong>viduazione dei <strong>di</strong>fferenti corpi <strong>di</strong> fabbrica<br />
2
La presente relazione è sud<strong>di</strong>visa in due parti: nella prima vengono definite in<br />
base alle normative vigenti i carichi che agiscono sulla struttura, nella seconda<br />
sono riportati i calcoli per il corretto <strong>di</strong>mensionamento delle strutture.<br />
Le ipotesi alla base dei calcoli sviluppati derivano fondamentalmente dalle<br />
azioni orizzontali dovute all’accosto delle navi <strong>di</strong> cui si prevede l’ormeggio.<br />
L’energia <strong>di</strong> accosto e quin<strong>di</strong> la forza che da questa deriva è funzione delle<br />
caratteristiche delle navi e delle caratteristiche del sito.<br />
Si evidenzia che attualmente la profon<strong>di</strong>tà d’imbasamento è <strong>di</strong> circa -11 m al <strong>di</strong><br />
sotto del l.m.m., tuttavia nel PRP è prevista la realizzazione <strong>di</strong> un dragaggio per<br />
raggiungere una profon<strong>di</strong>tà <strong>di</strong> -16,50 m slmm, il <strong>calcolo</strong> è stato quin<strong>di</strong> eseguito<br />
a vantaggio <strong>di</strong> sicurezza per questa profon<strong>di</strong>tà,si sono comunque valutate e<br />
verificate anche le con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> sollecitazione per la situazione attuale.<br />
Per la determinazione dei dati geotecnici si è fatto riferimento a quanto esposto<br />
negli stu<strong>di</strong> forniti dalla <strong>Autorità</strong> <strong>Portuale</strong> <strong>di</strong> <strong>Salerno</strong> e precisamente:<br />
- “Indagini e stu<strong>di</strong> preliminari per il potenziamento delle infrastrutture del<br />
porto <strong>di</strong> <strong>Salerno</strong>” a cura del CUGRI - Consorzio tra le Università <strong>di</strong><br />
<strong>Salerno</strong> e Napoli Federico II per la Previsione e prevenzione dei Gran<strong>di</strong><br />
Rischi - redatto dai Proff. Eduardo Bilotta e Leonardo Cascini).<br />
- Indagini geognostiche e geotecniche (I fase- indagini a terra) eseguite nel<br />
novembre del 2008 dalla geonet italia i cui risultati sono riportati in un<br />
stu<strong>di</strong>o a firma del dott. Geologo. Maurizio Di Landri;<br />
- <strong>Relazione</strong> geologica a firma del dott. Geologo Roberto Lambiase redatta<br />
nel mese <strong>di</strong> <strong>di</strong>cembre del 2008 in cui vengono riassunti i risultati dei vari<br />
stu<strong>di</strong> effettuati e riportate le caratteristiche geotecniche dei terreni <strong>di</strong><br />
fondazione.<br />
Le analisi necessarie per la determinazione della portanza dei pali <strong>di</strong><br />
fondazione sono contenute nella relazione geotecnica “Elaborato 02” che fa<br />
parte integrante del progetto. Nella relazione geotecnica sono determinati i<br />
carichi limite per le <strong>di</strong>verse tipologie <strong>di</strong> pali in funzione della lunghezza <strong>di</strong><br />
3
infissione e naturalmente delle caratteristiche meccaniche del terreno così<br />
come esposte nello stu<strong>di</strong>o prima citato a firma del dott. Lambiase.<br />
Per la tipologia <strong>di</strong> opera che si è valutato <strong>di</strong> realizzare, gli aspetti geotecnici<br />
sono <strong>di</strong> fondamentale importanza si evidenzia che la DL dovrà verificare<br />
durante la prima fase dei lavori, in cui si realizzeranno le indagini a mare, che le<br />
caratteristiche dei terreni corrispondano a quanto in<strong>di</strong>cato nelle relazioni<br />
geognostiche.<br />
Per l’analisi delle strutture si sono utilizzati programmi <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> automatico ed<br />
in particolare i programmi Nolian della Softing per cui la De Cola Associati<br />
titolare dell’incarico <strong>di</strong>spone <strong>di</strong> licenza d’uso n. 25653 e i co<strong>di</strong>ci della Geostru<br />
per cui la De Cola Associati <strong>di</strong>spone regolare licenza d’uso.<br />
Per una più completa valutazione dello stato tensionale e deformativo del<br />
terreno si sono sviluppate delle analisi con il co<strong>di</strong>ce Plaxis <strong>di</strong> cui <strong>di</strong>spone<br />
regolare licenza d’uso lo stu<strong>di</strong>o dell’ing. Antonio D’Arrigo (Messina) che ha<br />
svolto una consulenza per la redazione del presente progetto.<br />
Per una completa descrizione delle caratteristiche <strong>di</strong>mensionali e planimetriche<br />
dell’intervento si rimanda agli elaborati grafici.<br />
4
2. Regime normative<br />
Nella redazione della presente relazione sono state tenute in conto le normative<br />
vigenti ed in particolare:<br />
- D.M. 14/01/2008 “Norme tecniche per le costruzioni”;<br />
- OPCM 3431 del 03/<strong>05</strong>/20<strong>05</strong>;<br />
- Legge n. 1086 del 5/11/1971 "norme per la <strong>di</strong>sciplina delle opere <strong>di</strong><br />
conglomerato cementizio armato e precompresso ed a struttura metallica".<br />
- Legge n. 64 del 2/2/1974 "provve<strong>di</strong>menti per le costruzioni con particolari<br />
prescrizioni per le zone sismiche".<br />
- C.N.R. 10024-1984 "analisi <strong>di</strong> strutture me<strong>di</strong>ante elaboratore: impostazioni<br />
e redazione delle relazioni <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong>".<br />
- P.I.A.N.C. (Permanent International Association of Navigation Congress)<br />
Guideline for the Design of Fenders System: 2002<br />
Si è inoltre tenuto conto delle in<strong>di</strong>cazioni contenute nelle seguenti pubblicazioni<br />
tecniche <strong>di</strong> settore:<br />
- “Optimization by means of plastic design of flexible breasting dolphins” in<br />
Pianc Magazine AIPCN n.120, luglio 20<strong>05</strong>.<br />
- Criteria For Movements of Moored Ships in Harbours - A practical Guide.<br />
Report of the International Study Commission on the Standar<strong>di</strong>sation of<br />
Roll-on/Roll-off Ships and Berths, P.I.A.N.C Supplement to Bulletin no. 33,<br />
1979.<br />
5
3. Dati <strong>di</strong> input<br />
Nei paragrafi che seguono con riferimento alle in<strong>di</strong>cazioni normative vengono<br />
definiti i dati <strong>di</strong> input: forze dovute all’accosto della nave e tiri sulle bitte; per il<br />
<strong>calcolo</strong> delle strutture.<br />
3.1 Energia <strong>di</strong> accosto<br />
Con riferimento alla pubblicazione dell’AIPCN-PIANC “Guideline for the Design<br />
of Fender Systems: 2002”, che è la normativa <strong>di</strong> riferimento utilizzata in Europa,<br />
si sono ricavate l’energia assorbita dal fender e la relativa forza trasmessa alla<br />
struttura durante la manovra <strong>di</strong> accosto.<br />
L’energia generata dalla manovra <strong>di</strong> accosto e che deve esere assorbita dal<br />
fender è data dalla seguente relazione:<br />
Ed=0.5*M'*v^2*Ce*Cm*Cs*Cc*Cab<br />
dove<br />
M’ massa <strong>di</strong> progetto – <strong>di</strong>slocamento [ton]<br />
v velocità <strong>di</strong> accosto<br />
Ce coeff. <strong>di</strong> eccentricità<br />
Cm coeff. <strong>di</strong> massa virtuale<br />
Cs coeff. <strong>di</strong> rigidezza (softness coeff.)<br />
Cc coeff. <strong>di</strong> accosto (cushion coeff.)<br />
Cab coeff. <strong>di</strong> impatto anomalo<br />
Il <strong>calcolo</strong> è stato eseguito per navi Ro/Ro con DWT= 20.000 ton corrispondente<br />
a navi da 218 m (PIANC “Guideline for the Deesign of Fender Systems: 2002” -<br />
Appen<strong>di</strong>x C table C-1 <strong>di</strong> seguito esposta).<br />
6
Il valore della massa M’ (confidenza 95%) si ricava dalla seguente tabella:<br />
7
Dalla quale, in corrispondenza al DWT <strong>di</strong> progetto si legge il valore:<br />
M’= 41400 ton<br />
La velocità <strong>di</strong> accosto è ricavabile dal grafico che segue (Brolsma 1977).<br />
Questo grafico è stato adottato dalle British Standard on Fender (BS<br />
6349 Part 4), e fornisce valori della velocità per cinque tipologie <strong>di</strong><br />
accosto:<br />
9
Nel nostro caso, essendo all’interno <strong>di</strong> un bacino portuale, a vantaggio <strong>di</strong><br />
sicurezza ci poniamo tra le curve “a” e “b”, ricavando come valore della velocità<br />
<strong>di</strong> accosto:<br />
v= 0.15 m/s<br />
per DWT= 20.000 ton.<br />
Il coefficiente <strong>di</strong> eccentricità Ce è in generale ricavabile dalla tabella <strong>di</strong><br />
seguito esposta<br />
nella citata pubblicazione del PIANC - “Guideline for the Deesign of<br />
Fender Systems: 2002” è proposto come valore <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> per il<br />
coefficiente <strong>di</strong> eccentricità: Ce= 0,40 nel caso <strong>di</strong> “berting dolphin”, poiché<br />
per questa situazione il punto <strong>di</strong> ormeggio può essere pari al 30% della<br />
lunghezza della nave misurato dalla prua.<br />
Il coefficiente <strong>di</strong> massa virtuale Cm è stato ricavato me<strong>di</strong>ante la seguente<br />
relazione proposta da Vasco Costa:<br />
10
Cm = 1+ (2D/B) = 1,7<br />
D pescaggio nave<br />
B larghezza nave<br />
Il coefficiente <strong>di</strong> rigidezza Cs (softness coefficient), funzione dell’elasticità<br />
del fender e della scocca della nave è variabile tra 0.9÷1.<br />
A vantaggio <strong>di</strong> sicurezza si assume: Cs= 1<br />
Il coefficiente <strong>di</strong> accosto Cc (cushion coefficient) è funzione della<br />
tipologia <strong>di</strong> accosto.<br />
Per strutture <strong>di</strong> accosto non continue, come le <strong>briccole</strong> previste in<br />
progetto, si assume un valore pari a: Cc= 1<br />
Il coefficiente <strong>di</strong> impatto anomalo Cab serve a garantire le incertezze<br />
dovute a:<br />
- danneggiamento del fender durante l’accosto;<br />
- alta frequenza delle operazioni <strong>di</strong> accosto che generano una maggiore<br />
probabilità <strong>di</strong> impatto anomalo;<br />
- vulnerabilità della struttura <strong>di</strong> accosto che supporta il fender.<br />
In accordo con le raccomandazioni dell’AIPCN-PIANC si è assunto, per<br />
navi Ro/Ro, un valore del coefficiente <strong>di</strong> impatto anomalo: Cab= 2<br />
Nella pagina successiva si riporta il foglio <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> utilizzato per determinare il<br />
valore dell’energia <strong>di</strong> accosto, dove sono riportati i valori dei vari coefficienti.<br />
11
M = 20000 ton<br />
M(95%)= 41400 ton<br />
v = 0,15 m/s<br />
L = 210 m<br />
B = 30,6 m<br />
D = 10,7 m<br />
ro_acqua = 1,025 ton/mc<br />
Cb = 0,59<br />
K = 46,5382<br />
R = 59,0100 m<br />
fi = 80,0 °<br />
Mvirtual = 38710,66 ton<br />
*Cm = 1,94<br />
*Cm = 1,94<br />
Cm = 1,70<br />
Ce = 0,40<br />
Cs = 1<br />
Cc = 1<br />
Cab = 2<br />
Ed = 625 kNm<br />
63,70 tm<br />
Dalla precedente tabella si evince un valore <strong>di</strong> energia <strong>di</strong> accosto pari a 625<br />
kNm, ovvero 63,70 tm.<br />
12
3.2 Reazione sulla struttura <strong>di</strong> accosto<br />
La forza <strong>di</strong> accosto trasmessa alla struttura è funzione sia della tipologia <strong>di</strong> nave<br />
che della tipologia <strong>di</strong> fender prevista nel progetto.<br />
Una volta fissata la tipologia della nave e quin<strong>di</strong> i parametri che da questa<br />
derivano, essa <strong>di</strong>pende esclusivamente dalle caratteristiche del fender:<br />
- geometria,<br />
- materiale,<br />
- caratteristiche prestazionali.<br />
La reazione trasmessa sulla struttura è ricavabile dalle tabelle fornite dai <strong>di</strong>versi<br />
produttori <strong>di</strong> fender in funzione dell’energia assorbita.<br />
Nel nostro caso si è previsto <strong>di</strong> utilizzare un fender tipo parallel motion scn800<br />
della Trelleborg che presenta le seguenti caratteristiche prestazionali:<br />
Energia assorbita = 625,00 KNm<br />
Reazione trasmessa = 820,0 KN<br />
Al valore dell’energia assorbita dal fender Ed, in precedenza calcolata,<br />
corrisponde quin<strong>di</strong> una reazione sulla briccola, in seguito alle manovre <strong>di</strong><br />
accosto, prossima a: F 82.00 tonn.<br />
3.3 Forze <strong>di</strong> ormeggio dovute al vento<br />
La pressione del vento sulla nave è stata determinata me<strong>di</strong>ante la seguente<br />
relazione (Matteotti – Lineamenti <strong>di</strong> costruzioni marittime):<br />
Q=0.0006*v 2 =0.0006*30 2 = 0.54 Kpa= 54 kg/mq (Pressione vento)<br />
dove v velocità del vento in m/s.<br />
Da tabella AIPCN-PIANC <strong>di</strong> seguito presentata, per la tipologia <strong>di</strong> navi <strong>di</strong> nostro<br />
interesse (Ro/Ro), si ricava:<br />
13
DWT= 20000 t<br />
L= 218 m lunghezza<br />
B= 29.1 m larghezza<br />
D= 10.7 m pescaggio<br />
Sl= 3780 mq superficie laterale esposta al vento<br />
Per cui, la forza che la nave trasmette alle strutture <strong>di</strong> accosto può essere così<br />
espressa: F= Q *Sl = 54*3.780= 204.120 kg<br />
Trascurando, a vantaggio <strong>di</strong> sicurezza che parte del carico derivante dall’azione<br />
del vento viene assorbito dagli ormeggi, la forza totale sulle <strong>briccole</strong> è<br />
<strong>di</strong>stribuita su almeno 3 appoggi, per cui a vantaggio <strong>di</strong> sicurezza si assume :<br />
F/3= 68.040 kg l’azione del vento risulta quin<strong>di</strong> meno gravosa della forza<br />
derivante dall’accosto della nave<br />
14
3.4 Tiro bitta<br />
Per il tiro su ciascuna bitta, prevalentemente dovuto al vento sulle fiancate, si<br />
possono assumere i seguenti valori esposti in letteratura (Matteotti – Lineamenti<br />
<strong>di</strong> costruzioni marittime - 3° e<strong>di</strong>zione - SGE<strong>di</strong>toriali):<br />
sulla base dei dati esposti nella tabella precedente a vantaggio <strong>di</strong> sicurezza si<br />
assume un valore <strong>di</strong> tiro: pari a T= 800 KN questa forza agisce con inclinazioni,<br />
sia orizzontali che verticali, che fanno si cha anche questa azione sia meno<br />
gravosa della forza derivante dall’accosto della nave.<br />
15
4. VERIFICA DELLE STRUTTURE<br />
In questa seconda parte della relazione vengono esposte le valutazioni<br />
effettuate per il corretto <strong>di</strong>mensionamento e quin<strong>di</strong> per la verifica delle strutture<br />
4.1 Descrizione della tipologia strutturale e problemi <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong><br />
La tipologia strutturale prevista in progetto è quella della realizzazione <strong>di</strong><br />
<strong>briccole</strong> con un unico palo <strong>di</strong> grande <strong>di</strong>ametro D = 2000 mm.<br />
Anche sulla base <strong>di</strong> precedenti esperienze si è valutato che questa tipologia,<br />
ampiamente <strong>di</strong>ffusa e documentata nella letteratura <strong>di</strong> settore, consentirà un<br />
risparmio, sopratutto in termini <strong>di</strong> tempo <strong>di</strong> realizzazione, per l’Amministrazione.<br />
Lo schema statico è quin<strong>di</strong> estremamente semplice, si tratta <strong>di</strong> una mensola<br />
ammorsata in un suolo che viene schematizzato come elastico.<br />
L’analisi è stata eseguita in varie fasi, dapprima si è valutato secondo la teoria<br />
<strong>di</strong> Broms la resistenza laterale del terreno rispetto alle azioni previste, la stessa<br />
verifica è stata effettuata anche utilizzando un co<strong>di</strong>ce <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> ad elementi finiti<br />
(Plaxis), entrambe i meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> analisi mostrano che esistono ampi coefficienti <strong>di</strong><br />
sicurezza nei confronti della possibile rottura del terreno.<br />
Una volta accertata la possibilità <strong>di</strong> realizzare questa tipologia <strong>di</strong> struttura si è<br />
effettuata un’analisi strutturale del palo per determinare le sollecitazioni agenti e<br />
quin<strong>di</strong> le armature necessarie.<br />
16
4.2 Carichi agenti e combinazioni <strong>di</strong> carico<br />
I carichi agenti sui pali e la loro tipologia, oltre al peso proprio degli stessi che<br />
viene automaticamente tenuto in conto dai programmi <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> sono:<br />
Fon – forza orizzontale dovuta all’accosto<br />
della nave<br />
Fov – forza orizzontale dovuta all’azione del<br />
vento<br />
Ft -forza inclinata dovuta al tiro delle cavi <strong>di</strong><br />
ormeggio<br />
Fp – carichi verticali trasmessi dalla<br />
passerella<br />
PP – peso proprio testata briccola<br />
(argani,fender)<br />
82 t Variabile non<br />
contemporaneo<br />
68 t Variabile non<br />
contemporaneo<br />
80 t Variabile non<br />
contemporaneo<br />
10 t permanente<br />
15 t permanente<br />
Nelle verifiche <strong>di</strong> seguito riportate i carichi prima esposti verranno combinati tra<br />
loro agli stati limite secondo i moltiplicatori imposti dalla normativa vigente D.M.<br />
14/01/2008.<br />
Si evidenzia che le forze dovute all’accosto della nave, che rappresentano la<br />
con<strong>di</strong>zione più gravosa, per come sono state determinate, sono assimilabili ad<br />
una combinazione <strong>di</strong> carico limite ultimo.<br />
Infatti le stesse sono state ricavate assumendo un coefficiente d’impatto<br />
anomalo assimilabile ad un coefficiente <strong>di</strong> sicurezza (Cab) pari a = 2.<br />
17
4.3 Verifica della resistenza del terreno e analisi strutturale del palo<br />
La verifica a rottura per carichi orizzontali è condotta secondo la teoria <strong>di</strong> Broms<br />
(ve<strong>di</strong>: Fondazioni, Carlo Viggiani, e<strong>di</strong>zioni Hevelius 2000) che ipotizza un<br />
comportamento rigido plastico sia per il palo che per il terreno.<br />
Per un terreno incoerente si assume che la resistenza del terreno vari<br />
linearmente con la profon<strong>di</strong>tà secondo la legge: p= 3Kp zd<br />
Dove:<br />
Kp - coefficiente <strong>di</strong> spinta passiva;<br />
peso dell’unità <strong>di</strong> volume;<br />
z – profon<strong>di</strong>tà;<br />
d – <strong>di</strong>ametro del palo<br />
Di seguito si riportano le tabelle <strong>di</strong> output del programma Mp della Geostru,<br />
contenenti anche le verifiche secondo la teoria <strong>di</strong> Broms del palo e le verifiche <strong>di</strong><br />
portanza.<br />
Si sottolinea che il <strong>calcolo</strong> della portanza limite dei pali è stato effettuato<br />
seguendo le in<strong>di</strong>cazioni del D.M. 14/01/2008, in particolare secondo le<br />
prescrizioni riportate al punto 6.4.3.1.<br />
Affinché le verifiche risultino sod<strong>di</strong>sfatte dovrà verificarsi la seguente:<br />
Ed ≤ Rd<br />
con Ed = sollecitazione <strong>di</strong> progetto, Rd = resistenza <strong>di</strong> progetto.<br />
In questo caso la lunghezza <strong>di</strong> infissione effettiva del palo, pari a 20.0m, anche<br />
se risulta sovra<strong>di</strong>mensionata al fine delle verifiche <strong>di</strong> portanza del palo risulta<br />
necessaria per le verifiche secondo la teoria <strong>di</strong> Broms<br />
18
Fig. 2 – Schematizzazione del sistema palo terreno<br />
Dati generali<br />
Descrizione palo trivellato D2000<br />
Diametro punta 2,00 m<br />
Lunghezza 20,00 m<br />
19
Sporgenza dal terreno 21,00 m<br />
Accellerazione sismica 0,35<br />
Coeff. Poisson strato punta palo (max 0.5) 0,50<br />
Profon<strong>di</strong>tà falda da piano campagna<br />
Fattori <strong>di</strong> sicurezza<br />
0,01 m<br />
Sicurezza instabilità 5,00<br />
Carico limite laterale 1,00<br />
Carico limite punta<br />
Caratteristiche dei materiali<br />
Calcestruzzo<br />
1,00<br />
Rck 350,00 kg/cm²<br />
Modulo elastico 337217 kg/cm²<br />
Peso Specifico<br />
Armatura<br />
B450C<br />
2500,00 kg/m³<br />
Fyk (Tensione caratteristica <strong>di</strong> snervamento) 4300,00 kg/cm²<br />
Modulo elastico<br />
Modello ad elementi finiti<br />
2100000,00 kg/cm²<br />
Max spostamento lineare del terreno 0,01 m<br />
Tipo analisi Lineare<br />
Massimo numero <strong>di</strong> iterazioni 60,00<br />
Fattore <strong>di</strong> riduzione molla fondo scavo 1,00<br />
Numero <strong>di</strong> elementi 30,00<br />
Nodo sulla superficie del terreno [< n° no<strong>di</strong>] 10,00<br />
Modulo <strong>di</strong> reazione Ks Bowles<br />
Carichi<br />
Forze orizzontali (Fo) positive <strong>di</strong>rette da destra a sinistra. Forze verticali (Fv) positive <strong>di</strong>rette<br />
verso il basso. Coppie (M) positive orarie.<br />
Nodo Fo M Fv<br />
(kg) (kgm) (kg)<br />
1 82000 -15000 25000<br />
20
Stratigrafia<br />
Nr.: Numero dello strato. Hs: Spessore dello strato. Fi: Angolo <strong>di</strong> attrito. c: Coesione Alfa:<br />
Coefficiente <strong>di</strong> adesione dell'attrito laterale lungo il fusto<br />
Nr. Hs<br />
Peso<br />
unità <strong>di</strong><br />
Volume<br />
Peso<br />
Unità <strong>di</strong><br />
volume<br />
Saturo<br />
c Fi<br />
Attrito<br />
negativo<br />
Alfa<br />
Modulo<br />
elastico<br />
(kg/m³) (kg/m³) (kg/cm²) (°) (kg/cm²)<br />
1 11 2000 2100 0 36 No 0 270<br />
2 35 2000 2100 0 37 No 0 450<br />
21<br />
Descrizione<br />
litologica<br />
Ghiaia con<br />
sabbia o<br />
ghaia<br />
sabbiosa<br />
Sabbia o<br />
sabbia<br />
limosa<br />
densa
Carico Limite (Berezantzev)<br />
Lunghezza Nq Nc<br />
Fi/C strato<br />
punta Palo<br />
Peso palo<br />
Carico<br />
limite<br />
punta<br />
Carico limite<br />
laterale<br />
Carico<br />
limite<br />
Carico<br />
ammissibile<br />
punta<br />
Carico<br />
ammissibile<br />
laterale<br />
Carico<br />
ammissibile<br />
Ce<strong>di</strong>mento<br />
max<br />
(m) (m) (°)/(kg/cm²) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (cm) (cm)<br />
2 14 21,61 32,98 32/0,00 109955,7 1120730 172109,9 1182885 1120730 172109,9 1182885 3,3 0,06<br />
2 16 21,52 32,84 32/0,00 125663,7 1265031 220615,1 1359983 1265031 220615,1 1359983 3,79 0,06<br />
2 18 21,44 32,71 32/0,00 141371,7 1408145 275180,4 1541954 1408145 275180,4 1541954 4,29 0,06<br />
2 20 21,35 32,57 32/0,00 157079,6 1550071 3358<strong>05</strong>,7 1728797 1550071 3358<strong>05</strong>,7 1728797 4,81 0,06<br />
2 22 21,27 32,43 32/0,00 172787,6 1690810 402491,1 192<strong>05</strong>13 1690810 402491,1 192<strong>05</strong>13 3,75 0,04<br />
2 24 21,18 32,29 32/0,00 188495,6 1830362 475236,6 2117103 1830362 475236,6 2117103 4,13 0,04<br />
Carico limite orizzontale (Broms)<br />
Descrizione palo trivellato D2000<br />
Diametro 2,00 m<br />
Lunghezza 20,00 m<br />
Momento ultimo sezione 1657994,00 kgm<br />
Meccanismo <strong>di</strong> rottura Lungo<br />
Carico limite orizzontale 431578,30 kg<br />
Coefficiente <strong>di</strong> sicurezza per i carichi laterali 5,3<br />
Ce<strong>di</strong>mento<br />
22
ANALISI AD ELEMENTI FINITI<br />
El.<br />
No<br />
Lungh. Ks Sforzo<br />
normale<br />
Momento Taglio Reazione<br />
Molla<br />
Rotazione Spost. Pressione<br />
terreno<br />
(m) kg/cm³ (kg) (kgm) (kg) (kg) (°) (m) (kg/cm²)<br />
1 2,33 0 25000 -15015,08 81972,96 0 -0,62 0,1789 0<br />
2 2,33 0 43325,96 -206336,3 81994,81 0 -0,614 0,1537 0<br />
3 2,33 0 61651,91 -397632 82027,59 0 -0,597 0,129 0<br />
4 2,33 0 79977,87 -589029,7 820<strong>05</strong>,73 0 -0,569 0,1<strong>05</strong>2 0<br />
5 2,33 0 98303,82 -780350,9 82011,2 0 -0,531 0,0828 0<br />
6 2,33 0 116629,8 -971710,4 82000,27 0 -0,481 0,0621 0<br />
7 2,33 0 134955,7 -1163032 81994,81 0 -0,421 0,0437 0<br />
8 2,33 0 153281,7 -1354362 124998,4 -43011 -0,35 0,028 0<br />
9 2,33 0 171607,6 -1646027 41176,99 83829,27 -0,266 0,0154 0<br />
10 0,95 7,908 189933,6 -1742107 -100283 141432,2 -0,17 0,0065 5,128<br />
11 0,95 11,501 197413,6 -1646602 -187533,8 87256,06 -0,131 0,004 4,581<br />
12 0,95 15,094 204893,6 -1467993 -248101,1 6<strong>05</strong>71,51 -0,095 0,0021 3,18<br />
13 0,95 18,687 212373,5 -12317<strong>05</strong> -276166,5 28061,88 -0,064 0,0008 1,473<br />
14 0,95 22,279 219853,5 -968691,1 -273596 -2572,31 -0,039 -0,0001 -0,135<br />
15 0,95 25,872 227333,5 -708122,7 -247031,3 -26559,91 -0,02 -0,00<strong>05</strong> -1,394<br />
16 0,95 29,465 234813,5 -472853,2 -2<strong>05</strong>231,9 -41802,72 -0,006 -0,0007 -2,195<br />
17 0,95 33,<strong>05</strong>8 242293,5 -277395,8 -156916,4 -48315,1 0,003 -0,0008 -2,537<br />
18 0,95 36,651 249773,5 -127950,8 -109390,5 -47523,29 0,007 -0,0007 -2,495<br />
19 0,95 40,243 257253,5 -23769,77 -68113,55 -41276,09 0,009 -0,00<strong>05</strong> -2,183<br />
20 0,95 43,836 264733,4 41101,08 -34504,5 -33609,08 0,009 -0,0004 -1,72<br />
21 0,95 54,352 272213,4 73962,7 -8384,59 -26119,5 0,007 -0,0003 -1,392<br />
22 0,95 58,451 279693,4 81947,84 7923,17 -16307,8 0,006 -0,0001 -0,856<br />
23 0,95 62,55 287173,3 74401,95 15933,<strong>05</strong> -8009,97 0,004 -0,0001 -0,421<br />
24 0,95 66,649 294653,3 59227,69 17958,79 -2025,78 0,002 0 -0,106<br />
25 0,95 70,748 302133,3 42124,16 16236,09 1722,79 0,001 0 0,09<br />
26 0,95 74,847 309613,3 26661,22 12627,86 3608,21 0 0 0,189<br />
27 0,95 78,945 317093,2 14634,71 8504,91 4122,81 0 0 0,216<br />
28 0,95 83,044 324573,2 6534,82 4759,69 3745,29 0 0 0,197<br />
29 0,95 87,143 332<strong>05</strong>3,2 2001,8 1902,94 2856,75 0 0 0,15<br />
30 0,95 91,242 339533,1 189,49 198,97 1704,01 0 0 0,089<br />
31 95,341 347013,1 0,01 0 0 0 0 0<br />
23
ARMATURE<br />
Nodo Armatura Sforzo<br />
normale<br />
ultimo<br />
1 21ø24 Staffe<br />
10/26<br />
2 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
3 24ø24 Staffe<br />
10/27<br />
4 37ø24 Staffe<br />
10/27<br />
5 51ø24 Staffe<br />
10/27<br />
6 65ø24 Staffe<br />
10/27<br />
7 79ø24 Staffe<br />
10/27<br />
8 94ø24 Staffe<br />
10/15<br />
9 117ø24<br />
Staffe 10/27<br />
10 124ø24<br />
Staffe 10/27<br />
11 116ø24<br />
Staffe 10/8<br />
12 101ø24<br />
Staffe 10/6<br />
13 81ø24 Staffe<br />
10/5<br />
14 59ø24 Staffe<br />
10/5<br />
Momento<br />
flettente<br />
ultimo<br />
Deform.<br />
unitaria<br />
max<br />
conglom.<br />
Deform.<br />
unitaria<br />
max<br />
acciaio<br />
Misura<br />
Sicurezza<br />
Flessione<br />
(VERIF. SE<br />
>=1)<br />
Verifica<br />
combinazione<br />
a Presso-<br />
Flessione<br />
Resistenza<br />
a taglio<br />
conglom.<br />
Vcd<br />
Resistenza<br />
a taglio<br />
staffe<br />
Vwd<br />
Misura<br />
Sicurezza Taglio<br />
(Vcd+Vwd)/Vsdu<br />
(VERIF. SE<br />
>=1)<br />
Verifica<br />
combinazione<br />
a Taglio<br />
(kg) (kgm)<br />
24993,6 -329130 0,002 0,001 21,92 Verificata 42445,<strong>05</strong> 39527,91 1 Verificata<br />
43329,3 -343961 0,002 0,002 1,67 Verificata 43283,16 38711,66 1 Verificata<br />
61646 -399602 0,002 0,002 1 Verificata 44487,2 38679,81 1,01 Verificata<br />
79975,6 -591123 0,002 0,002 1 Verificata 46911,06 38679,81 1,04 Verificata<br />
98311,7 -788506 0,003 0,002 1,01 Verificata 49456,9 38679,81 1,07 Verificata<br />
116628 -980248 0,003 0,003 1,01 Verificata 52002,73 38679,81 1,11 Verificata<br />
134954 -<br />
1167544<br />
0,003 0,003 1 Verificata 54548,57 38679,81 1,14 Verificata<br />
153284 -<br />
1363545<br />
0,003 0,003 1,01 Verificata 57216,39 67781,99 1 Verificata<br />
171607 -<br />
1649491<br />
0,004 0,003 1 Verificata 60860,06 38679,81 2,42 Verificata<br />
189937 -<br />
174<strong>05</strong>74<br />
0,003 0,003 1 Verificata 62552,03 38679,81 1,01 Verificata<br />
197411 -<br />
1650835<br />
0,004 0,003 1 Verificata 61918,26 125615,56 1 Verificata<br />
204891 -<br />
1477758<br />
0,004 0,003 1,01 Verificata 60430,63 187670,49 1 Verificata<br />
212369 -<br />
1239285<br />
0,003 0,003 1,01 Verificata 58333,1 217833,37 1 Verificata<br />
219860 -971009 0,003 0,003 1 Verificata 55991,6 217604,4 1 Verificata<br />
24
15 38ø24 Staffe<br />
10/5<br />
16 21ø24 Staffe<br />
10/7<br />
17 21ø24 Staffe<br />
10/10<br />
18 21ø24 Staffe<br />
10/18<br />
19 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
20 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
21 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
22 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
23 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
24 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
25 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
26 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
27 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
28 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
29 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
30 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
31 21ø24 Staffe<br />
10/27<br />
227343 -707951 0,003 0,002 1 Verificata 53772,08 193259,22 1 Verificata<br />
234808 -491701 0,002 0,002 1,04 Verificata 52040,49 153191,43 1 Verificata<br />
242293 -497061 0,002 0,002 1,79 Verificata 52382,57 104533,85 1 Verificata<br />
249777 -502401 0,002 0,002 3,93 Verificata 52724,65 56665,89 1 Verificata<br />
257254 -507717 0,002 0,002 21,36 Verificata 53066,74 38679,81 1,35 Verificata<br />
264741 511898,4 0,002 0,002 12,45 Verificata 53408,82 38679,81 2,67 Verificata<br />
2722<strong>05</strong> 517271,5 0,002 0,002 6,99 Verificata 53750,9 38679,81 11,03 Verificata<br />
279687 522638,7 0,002 0,002 6,38 Verificata 54092,99 38679,81 11,71 Verificata<br />
287169 527987,8 0,002 0,002 7,1 Verificata 54435,07 38679,81 5,84 Verificata<br />
294649 533321 0,002 0,002 9 Verificata 54777,15 38679,81 5,2 Verificata<br />
302128 538630,8 0,002 0,002 12,79 Verificata 55119,24 38679,81 5,78 Verificata<br />
309607 543929,9 0,002 0,002 20,4 Verificata 55461,32 38679,81 7,46 Verificata<br />
317097 549211,4 0,003 0,002 37,53 Verificata 55803,4 38679,81 11,11 Verificata<br />
324576 554476,7 0,003 0,002 84,85 Verificata 56145,48 38679,81 19,92 Verificata<br />
332<strong>05</strong>5 559714,7 0,003 0,002 279,61 Verificata 56487,57 38679,81 50,02 Verificata<br />
339539 564947,5 0,003 0,002 2981,38 Verificata 56829,65 38679,81 480,06 Verificata<br />
347013 570132,1 0,003 0,002 57009,8 Verificata 57171,73 38679,81 1 Verificata<br />
25
Si è anche effettuata una verifica strutturale della sezione maggiormente<br />
sollecitata secondo l’Euroco<strong>di</strong>ce 2.<br />
Dalla precedente tabella si ricava un valore massimo <strong>di</strong> momento flettente<br />
sollecitante pari a 1740 tm.<br />
Diagramma <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> sforzi-deformazioni ottenuto con:<br />
calcestruzzo: <strong>di</strong>agramma parabola-rettangolo alfa = 0,85<br />
γC = 1,60 ε limite ec1 = 2,0 %. ecu = 3,5 %.<br />
acciaio: <strong>di</strong>agramma elastico-perfettamente plastico<br />
γS = 1,15 ε limite esu =10,0 %.<br />
Caratteristiche dei materiali:<br />
Classe <strong>di</strong> resistenza del calcestruzzo: RcK 350<br />
Resistenza cilindrica <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> fcd = 233,4 kg/cm²<br />
Resistenza me<strong>di</strong>a a trazione fctm = 34,2 kg/cm²<br />
Resistenza caratteristica a trazione (frattile 5%) fctk = 23,9 kg/cm²<br />
Tipo <strong>di</strong> acciaio: B450C<br />
Tensione <strong>di</strong> snervamento <strong>di</strong> <strong>calcolo</strong> fyd = 3826 kg/cm²<br />
Progetto a pressoflessione<br />
Sezione Circolare d = 200 cm<br />
Caratteristiche <strong>di</strong> sollecitazione<br />
M =17400,0 t m<br />
N =-1550,0 t<br />
Armatura necessaria:<br />
armatura anulare: 280,9 cm² pari a 62Ф24<br />
strati anulari: 272,2 cm² pari a 60 Ф 24<br />
moltiplicatore : 0,9703 (Msollecitante/Mresistente)<br />
Deformazioni:<br />
eps c sup = 0,0035<br />
eps s inf = -0,0100<br />
asse neutro x =50,4 cm<br />
26
Di seguito si riporta il <strong>di</strong>agramma N-M della sezione verificata.<br />
Nella precedente figura, il punto corrispondente alla coppia <strong>di</strong> sollecitazione N-<br />
M è rappresentato dalla mira. Si può notare come questa sia contenuta<br />
all’interno del dominio, si evince che la sezione è stata sufficientemente<br />
<strong>di</strong>mensionata per resistere a tale sollecitazione <strong>di</strong> progetto.<br />
Da quanto esposto in questo paragrafo si può affermare che la sezione del palo<br />
risulta <strong>di</strong>mensionata in modo tale da sod<strong>di</strong>sfare le verifiche prescritte dalla<br />
normativa vigente<br />
27
4.4 Analisi agli elementi finiti del terremo (Plaxis)<br />
In questo paragrafo si riportano i report del programma Plaxis con il quale è<br />
stato effettuato una modellazione non lineare del sistema palo terreno.<br />
Questo ulteriore stu<strong>di</strong>o è stato effettuato come ulteriore conferma del corretto<br />
<strong>di</strong>mensionamento della struttura in oggetto.<br />
Di seguito si riportano i <strong>di</strong>agrammi delle tensioni <strong>di</strong> compressione e <strong>di</strong> taglio che<br />
si generano nel terreno.<br />
I sopra citati <strong>di</strong>agrammi saranno riferiti a due <strong>di</strong>stinte fasi: la prima caratterizzata<br />
dall’infissione del palo; la seconda in cui il palo è sollecitato in testa dalla forza<br />
orizzontale trasmessa dal fender.<br />
La precedente tabella riassume le caratteristiche dell’analisi della prima fase.<br />
Si possono notare il <strong>calcolo</strong> <strong>di</strong> tipo PLASTIC, quin<strong>di</strong> non lineare, e carichi nulli<br />
applicati in testa al palo.<br />
28
Fig. 1 – Deformazioni della mesh schematizzante il terreno.<br />
la figura 1 mostra qualitativamente le deformazioni del terreno interessato<br />
dall’infissione del palo.<br />
Fig. 2 – Tensioni principali <strong>di</strong> compressione sul terreno.<br />
In figura 2 è stata plottata la mappa delle tensioni principali <strong>di</strong> compressione cui<br />
è soggetto il terreno per effetto dell’infissione del palo.<br />
Il massimo valore che si registra in corrispondenza della punta del palo è <strong>di</strong><br />
circa 250 kN/mq ovvero 2,5 kg/cmq.<br />
29
Fig. 3 – Tensioni <strong>di</strong> taglio sul terreno.<br />
In figura 3 è stata riportata la mappa delle tensioni <strong>di</strong> taglio che si innescano nel<br />
terreno a causa dell’infissione del palo. Il massimo valore della tensione <strong>di</strong><br />
taglio che si registra, in questo caso, è <strong>di</strong> 1,040 kN/mq ovvero 0,01 kg/cmq.<br />
30
La tabella riportata nella precedente pagina riassume le caratteristiche<br />
dell’analisi della seconda fase, ovvero <strong>calcolo</strong> <strong>di</strong> tipo plastico, e carichi applicati<br />
in testa al palo <strong>di</strong> tipo linearmente <strong>di</strong>stribuiti che simulano il peso della testa<br />
della briccola e la reazione del fender.<br />
Fig. 4 – Deformazioni della mesh del terreno relative alla seconda fase.<br />
In figura 4 sono state rappresentate le deformazioni del sistema palo terreno<br />
relative alla seconda fase, ovvero con il palo sollecitato in testa dalla reazione<br />
del fender.<br />
Fig. 5 – Tensioni principali <strong>di</strong> compressione sul terreno.<br />
31
In figura 5 è stata plottata la mappa delle tensioni principali <strong>di</strong> compressione cui<br />
è soggetto il terreno per effetto della reazione del fender agente in testa al palo.<br />
Il massimo valore che si registra in corrispondenza della punta del palo è <strong>di</strong><br />
circa 350 kN/mq ovvero 3,5 kg/cmq.<br />
Fig. 4 – Tensioni <strong>di</strong> taglio sul terreno.<br />
In figura 4 è stata riportata la mappa delle tensioni <strong>di</strong> taglio che si innescano nel<br />
terreno durante la seconda fase, ovvero quando il palo risulta sollecitato dalla<br />
reazione del fender. Il massimo valore della tensione <strong>di</strong> taglio che si registra, in<br />
questo caso, è <strong>di</strong> 1,1 kN/mq ovvero 0,01 kg/cmq.<br />
In conclusione, effettuando un’analisi non lineare del sistema palo terreno <strong>di</strong><br />
se<strong>di</strong>me, modellando il terreno con un legame <strong>di</strong> tipo plastico, si ricavano delle<br />
sollecitazioni sul terreno compatibili con le caratteristiche dello stesso.<br />
32
5. CONCLUSIONI<br />
Nella presente relazione si sono riportate le valutazioni effettuate per il coretto<br />
<strong>di</strong>mensionamento e la verifica delle strutture delle <strong>briccole</strong> <strong>di</strong> cui è prevista la<br />
realizzazione nel presente progetto.<br />
La tipologia in<strong>di</strong>viduata (monopalo) risponde alle caratteristiche prestazionali<br />
richieste in termini <strong>di</strong> resistenza alle forze orizzontali (in particolare a quelle<br />
derivanti dall’ormeggio delle navi) e ai carichi verticali.<br />
Gli aspetti geotecnici rivestono grande importanza in questo tipo <strong>di</strong><br />
realizzazione, in fase <strong>di</strong> realizzazione delle opere, la DL dovrà quin<strong>di</strong> verificare<br />
la rispondenza dei terreni interessati dalle opere <strong>di</strong> fondazione alle in<strong>di</strong>cazioni<br />
fornite nelle relazioni geologiche e geotecniche.<br />
La realizzazione <strong>di</strong> questo tipo <strong>di</strong> opere comporta rispetto ad altre soluzioni con<br />
più pali un sensibile risparmio sopratutto in termini <strong>di</strong> tempo per la<br />
realizzazione delle opere.<br />
33