ISTITUTO COMPRENSIVO “ VANVITELLI” Piazza Ungaretti

BRIANZACQUE S.r.l.
Sede Legale Viale Enrico Fermi 105 - 20900 MONZA (MB)
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PROGETTO DEFINITIVO-ESECUTIVO
COMUNE DI CESANO MADERNO (MB)
FCE0113
REALIZZAZIONE DI NUOVA FOGNATURA NERA AL
SERVIZIO DELLE VIE ASIAGO, ORTIGARA, ROVIGO, COL DI
TENDA E ALPE DI SIUSI
COMMITTENTE
VERIFICA STATICA TUBAZIONI
PROGETTAZIONE:
Dott. Ing. M Ferazzini c/o Brianzacque s.r.l.
DIREZIONE LAVORI:
Documento informatico firmato digitalmente ai sensi del T.U. 445/2000 e del D.Lgs 82/2005 e rispettive norme collegate
1
0
REVISIONE
MARZO 2014
redatto: MRA
MARZO 2014
APRILE 2013
DATA
DEFINITIVO ESECUTIVO
PRELIMINARE
MOTIVO DELLE MODIFICHE
data:
FCE0113
approvato resp. sett. progettazione: MFe
commessa:
approvato resp. commessa:
DC
Comune di Cesano Maderno ( MB )
Realizzazione di nuova fognatura nera al servizio delle vie Asiago, Ortigara, Rovigo, Col di Tenda,
e Alpe di Siusi
PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO
Sommario
1 Verifica statica tubazioni rigide ..................................................................................... 3 1.1 Premessa ............................................................................................................... 3 1.2 Calcolo del carico al rinterro ................................................................................... 3 1.3 Calcolo del carico dovuto ai sovraccarichi verticali mobili ....................................... 5 1.4 Calcolo del carico dovuto alla massa dell’acqua contenuta nel tubo ...................... 7 1.5 Eventuale carico dovuto alla pressione idrostatica esterna .................................... 7 1.6 Verifica della tubazione rigida allo stato limite ultimo di resistenza ......................... 7 1.7 RISULTATI DELLE VERIFICHE TUBI RIGIDI ........................................................ 8 2/11
Comune di Cesano Maderno ( MB )
Realizzazione di nuova fognatura nera al servizio delle vie Asiago, Ortigara, Rovigo, Col di Tenda,
e Alpe di Siusi
PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO
1
Verifica statica tubazioni rigide
1.1
Premessa
La verifica di una tubazione rigida viene effettuata garantendo il funzionamento di essa
sotto la soglia del carico di rottura definito come stato limite ultimo di rottura senza
deformazione significativa della sezione.
Per la verifica statica di tali tubazioni si seguono le indicazioni riportate nella normativa
UNI 7517/76 e nella norma AWWA (American Water Works Association) C950/88.
Le verifiche vengono effettuate considerando le caratteristiche di resistenza dei materiali
utilizzati (fornite dai costruttori e normate dalla Per tubi in gres).
Le operazioni da effettuarsi nell’ambito della verifica statica delle tubazioni rigide sono le
seguenti:
-
valutazione dei carichi che gravano sulla condotta detti carichi ovalizzanti:
a)
b)
c)
d)
-
carico dovuto al rinterro
carico dovuto ai sovraccarichi mobili
carico dovuto alla massa dell’acqua contenuta nel tubo
carico dovuto alla pressione idrostatica esterna
verifica allo stato limite ultimo di resistenza
Per poter effettuare queste verifiche, si scelgono i punti di maggior criticità lungo la
condotta da verificare. In questo caso essendo per gran parte interrata sotto terreno libero
si sceglie di verificare il tratto iniziale posto sotto il manto stradale dove oltre a gravare il
carico dovuto al rinterro, pesano sulla tubazione anche i sovraccarichi mobili, dovuti al
passaggio delle autovetture ponendoci per tutta la lunghezza della tubazione considerata
a favore di sicurezza.
1.2
Calcolo del carico al rinterro
Le disposizioni per il carico dovuto al rinterro fornite dalla norma UNI 7517/76 rispecchiano
le ipotesi di Spangler. Tale carico viene calcolato in maniera differente a seconda che la
posa sia in trincea stretta o in trincea larga.
Per indicare la trincea stretta occorre che almeno una delle due condizioni seguenti siano
verificate:
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PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO
Dove B è la larghezza della trincea a livello della generatrice superiore del tubo, H è
l’altezza del rinterro al di sopra di questa generatrice e D è il diametro esterno della
tubatura.
TRINCEA STRETTA
Il carico del rinterro viene calcolato con la formula
dove:
Qst è il carico verticale sul tubo in N/m
γt è il peso specifico del rinterro in N/m3
B è la larghezza effettiva della trincea a livello della generatrice superiore del tubo, in m
Ct è il coefficiente di carico del terreno nella posa in trincea stretta
Ct viene calcolato in funzione di H/B, dell’angolo d’attrito interno del rinterro ρ e dell’angolo
d’attrito ρ’ tra il rinterro e il terreno naturale:
Dove:
Normalmente si pone ρ=ρ’ data l’estrema difficoltà di attribuire a ρ’ un valore diverso
giustificabile.
Nella seguente tabella si specificano i valori di ρ tipici e di peso specifico dei terreni
maggiormente utilizzati:
Descrizione del terreno 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Argilla umida comune Terreno paludoso, torboso (terreno organico)
Argilla, plastica, argilla sabbiosa Sabbia argillosa Loess, loess argilloso Argilla fangosa Marna, argilla povera Fango, polvere di roccia
Sabbia non compressa (terreno sabbioso non stabilizzato)
Misto di cava di sabbia e ghiaia Misto di cava di ghiaia e ciottoli ANGOLO D’ATTRITO INTERNO ρ [gradi] 12
12
14
15
18
20
22
25
31
33
37
PESO SPECIFICO γt [kgsf/m3] [kN/m3] 2000 1700 1800 1800 2100 2000 2100 1800 1700 2000 1900 19.613
16.671
17.652
17.652
20.594
19.613
20.594
17.652
16.671
19.613
18.633
Tabella 1 caratteristiche dei terreni per il calcolo dei carichi (dalla norma UNI 7517)
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PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO
Nel caso in cui il valore di Qst risultasse più basso del peso stesso del prisma sovrastante
si utilizza il peso di quest’ultimo come carico gravante sulla condotta calcolato come
Qst=DHγt.
TRINCEA LARGA
Il carico totale dovuto al rinterro in trincea larga è definito come:
Dove:
Qewt è il carico verticale sul tubo in N/m
γt
è il peso specifico del rinterro in N/m3
D
è il diametro esterno del tubo in m
Ce
è il coefficiente di carico del terreno nella posa in trincea larga
Il coefficiente Ce è funzione del rapporto H/D, delle caratteristiche del terreno e delle
modalità di posa. Cautelativamente viene calcolato con le formule:
1.3
Calcolo del carico dovuto ai sovraccarichi verticali mobili
La valutazione del carico sulla generatrice superiore del tubo, dovuto al transito di un
messo di circolazione ad altezza H sopra la generatrice del tubo, qualora si tratti, come in
questo caso, di un sovraccarico verticale concentrato dovuto a veicoli su ruote si calcola
con riferimento alla norma UNI 7517 con la seguente espressione
Dove:
Pvc è il carico verticale sulla generatrice superiore del tubo, dovuto ai sovraccarichi mobili
concentrati di convogli tipo, in N/m
pv è la pressione verticale al livello della generatrice superiore del tubo, dovuta ai
sovraccarichi mobili concentrati, in N/m2
D
è il diametro esterno del tubo, in m
φ
è il fattore dinamico
Il fattore dinamico può essere calcolato come
per strade e autostrade
per ferrovie
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PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO
dove H è l’altezza del rinterro in m sulla generatrice del tubo.
Per la scelta della pressione pv dovuta ai sovraccarichi mobili la legge n. 313 del 5 maggio
1976 prevede come carico più oneroso quello derivato da HT45 con carico per ruota pari a
75 KN (come da tabella sottostante)
Classe Carico per ruota Classe Carico per ruota
P [KN]
HT
LT
Anateriore Pa [KN] Posteriore Pp [KN]
60
100
12
20
40
45
75
6
10
20
38
62.5
3
5
10
30
50
26
Tabella 2 classi e carichi per i convogli tipo secondo norma DIN 1072
In questa sede si fa riferimento alla DIN 1072 utilizzando per la verifica la classe HT60,
condizione peggiorativa rispetto alla legge n.313 con HT45.
Per calcolare pv si fa riferimento al grafico sottostante:
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PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO
1.4
Calcolo del carico dovuto alla massa dell’acqua contenuta nel tubo
Il carico verticale sulla generatrice del tubo, dovuto alla massa dell’acqua contenuta nel
tubo riempito per tre quarti, si calcola in base alla norma UNI 7517, con la formula:
Dove:
Pa è il carico in N/m
d è il diametro interno del tubo in m
1.5
Eventuale carico dovuto alla pressione idrostatica esterna
Nel caso in cui la canalizzazione sia posta sotto il livello della falda freatica, essa è
soggetta ad una pressione idrostatica esterna che può essere calcolata come riportato nel
fascicolo n. 70 “Ouvrages d’assainissement” attraverso:
Dove γw è il peso specifico dell’acqua in N/m3.
In questo caso la condotta non si trova sotto il livello di falda. Inoltre tale procedura di
verifica non è contemplata dalla norma UNI 7517.
1.6
Verifica della tubazione rigida allo stato limite ultimo di resistenza
La verifica deve dimostrare che sotto l’effetto delle azioni agenti sulla condotta, le
sollecitazioni che ne derivano devono essere minori rispetto alle resistenze meccaniche di
riferimento.
La verifica statica è valida se
Dove Qt è la sommatoria di tutti i carichi calcolati nei paragrafi precedenti:
Es. trincea larga:
e K è un coefficiente che aumenta la capacità di resistenza della tubazione. Esso è
funzione del tipo di posa utilizzata e varia tra 1,1 e 3,5.
μ è un fattore di sicurezza posto almeno a 1,3 come indicato dalla normativa UNI 7517. In
favore di sicurezza si preferisce utilizzare come soglia minima non superabile il valore 1,5
come indicato in letteratura.
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PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO
1.7
RISULTATI DELLE VERIFICHE TUBI RIGIDI
Si verifica in base a quanto descritto nei paragrafi precedenti la tubazione in Gres
DN300mm UNI EN 1916 classe di rottura maggiore o uguale a 48 kN/mt, la tubazione in
Gres DN400mm UNI EN1916 classe di rottura maggiore o uguale a 64 kN/mt, la tubazione
in Gres DN500mm UNI EN1916 classe di rottura maggiore o uguale a 60 kN/mt,
Il peso specifico del terreno è stato calcolato mediando lungo la stratigrafia del rinterro i
pesi specifici di ciascun materiale moltiplicato per ciascun peso specifico. Nel caso in cui
non sia certa la presenza o meno di un certo tipo di terreno, si sceglie il valore di 20 KN/m3
come peso specifico del terreno di reinterro.
I diametri, il limite a rottura e le caratteristiche tecniche geometriche della condotta sono
ricavate dalla classe normata dalla UNI EN 1916.
La verifica della tubazione descritta sopra ha dato esito positivo come evidenziato da
tabelle riassuntive in seguito.
Si sceglie di effettuare la verifica su due sezioni:
- la sezione con la minima profondità dal sopratubo al piano stradale (dove i carichi
mobili sono i maggiori responsabili di eventuali rotture o deformazioni)
- massima profondità dal sopratubo (dove è il carico del terreno il principale agente di
rischio).
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GRES DN 300mm UNI EN 295 classe di rottura > 48 kN/mt
Parametri
Diametro [mm]
γt [KN/m3]
ρ [gradi]
Hw [m]
Falda
Coef. Di posa
K
Pv [N/m2]
Limite a rottura
Q [KN/m2]
Note
300
20
33
0
-
Valore del peso specifico totale del prisma al di sopra della tubazione
Angolo di attrito terreno laterale rispetto al rinterro
Non è presente falda conosciuta
Appoggio su letto di materiale granulare fine e rinterro con materiale granulare fine o con materiale
proveniente dagli scavi leggermente costipato
1,59
58,8/43,1
Da tabella, secondo la profondità del terreno
160
Limite a rottura da normativa UNI EN295
H [m]
0,92/1,17
Variazione dell’altezza dal sopratubo alla quota stradale.
Verifica effettuata per i casi peggiorativi.
B [m]
1,10
Tipo di trincea
Trincea larga
Carico dovuto a sovraccarichi dovuti al rinterro
Tratto
H
B
[m]
DN300 classe 160
0,92
1,1
0
DN300 classe 160
1,17
1,1
0
[m]
Hw
[m]
Qst
[N/m]
Ct
Ce
trincea larga
0,7
2,4
6168,5
trincea larga
0,9
5,6
14272,5
9/11
Carico dovuto a sovraccarichi
m obili
Qr
VERIFICA
1,3
pv
Qw
Pvc
Pa [N/m]
Qtot [kN/m] u
[N/m]
[N/m]
[N/m 2]
58839,9 27762,7 520,92
0,0
34,5
1,5
76,3
POSITIVA
1,3
43149,3 19293,2
76,3
POSITIVA
φ
520,92
0,0
34,1
1,5
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PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO
GRES DN 400mm UNI EN 295 classe di rottura > 64 kN/mt
Parametri
Diametro
[mm]
γt [KN/m3]
ρ [gradi]
Hw [m]
Falda
Coef. Di posa
K
Pv [N/m2]
Limite
a
rottura
Q
2
[KN/m ]
Note
400
Hw
[m]
H
B
[m]
DN400 classe 160
1,56
1,2
0
DN400 classe 160
2,35
1,2
0
[m]
Angolo di attrito terreno laterale rispetto al rinterro
Non è presente falda conosciuta
Appoggio su letto di materiale granulare fine e rinterro con materiale granulare fine o con
materiale proveniente dagli scavi leggermente costipato
1,59
29,4/19,61
Da tabella, secondo la profondità del terreno
160
Limite a rottura da normativa UNI EN295
H [m]
1,56/2,35
Variazione dell’altezza dal sopratubo alla quota stradale.
Verifica effettuata per i casi peggiorativi.
B [m]
1,20
Tipo di trincea
Trincea larga
Carico dovuto a sovraccarichi dovuti al rinterro
Tratto
Valore del peso specifico totale del prisma al di sopra della tubazione
20
33
0
-
Carico dovuto a sovraccarichi
m obili
pv
Pvc
[N/m]
Pa [N/m]
17053
926,08
0,0
43,9
1,5 101,8
POSITIVA
926,08
0,0
50,5
1,5 101,8
POSITIVA
Ct
Ce
Qst
[N/m]
φ
trincea larga
1,0
5,5
25897,6
1,2
[N/m 2]
29420,0
trincea larga
1,4
8,2
38798,0
1,1
19613,3 10750,5
10/11
Qw
Qtot [kN/m]
[N/m]
u
Qr
VERIFICA
Comune di Cesano Maderno ( MB )
Realizzazione di nuova fognatura nera al servizio delle vie Asiago, Ortigara, Rovigo, Col di Tenda,
e Alpe di Siusi
PROGETTO DEFINITIVO ESECUTIVO
GRES DN 500mm UNI EN 295 classe di rottura > 60 kN/mt
Parametri
Diametro [mm]
γt [KN/m3]
ρ [gradi]
Hw [m]
Falda
Coef. Di posa
K
Pv [N/m2]
Limite a rottura
Q [KN/m2]
Note
500
20
33
0
-
Valore del peso specifico totale del prisma al di sopra della tubazione
Angolo di attrito terreno laterale rispetto al rinterro
Non è presente falda conosciuta
Appoggio su letto di materiale granulare fine e rinterro con materiale granulare fine o con materiale
proveniente dagli scavi leggermente costipato
1,59
33,3/19,6
Da tabella, secondo la profondità del terreno
120
Limite a rottura da normativa UNI EN295
H [m]
1,46/2,36
Variazione dell’altezza dal sopratubo alla quota stradale.
Verifica effettuata per i casi peggiorativi.
B [m]
1,30
Tipo di trincea
Trincea larga
Carico dovuto a sovraccarichi dovuti al rinterro
Tratto
H
B
[m]
DN500 classe 120
1,46
1,3
0
DN500 classe 120
2,36
1,3
0
[m]
Hw
[m]
Carico dovuto a sovraccarichi
m obili
pv
Ct
Ce
Qst
[N/m]
φ
trincea larga
0,9
2,3
15500,5
1,2
[N/m 2]
33342,6
trincea larga
1,3
6,9
46736,3
1,1
19613,3 12844,2
11/11
Qw
Qtot [kN/m]
[N/m]
Pvc
[N/m]
Pa [N/m]
23354
1447
0,0
1447
0,0
u
Qr
VERIFICA
40,3
1,5
95,4
POSITIVA
61,0
1,5
95,4
POSITIVA

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