Pensilina per la tribuna del campo di calcio a Brembate Sopra (BG)

DOCUMENTAZIONE TECNICA CODICE DI CALCOLO STRAUS

ESEMPI DI CALCOLAZIONI TIPO

Pensilina per la tribuna del campo di calcio a Brembate Sopra (BG)
Come coprire una tribuna senza toccare le gradinate

Ing. Arch. Eliseo Papa

Il comune di Brembate Sopra (BG), nella primavera del ‘94, ha avuto la necessità di eseguire in tempi brevi e con costi ragionevolmente contenuti, la copertura della gradinata del campo di calcio.

L’esistenza dell’edificio spogliatoi in zona retrostante a tale gradinata, nonché la configurazione strutturale della stessa (con fondazioni e travi portagradoni non dimensionate per sopportare ulteriori carichi), rendeva praticamente impossibile, a meno di specifici interventi molto costosi, applicare sulla stessa gradinata una pensilina di tipo tradizionale con pilastri e mensole di sostegno alla copertura.

L’impiego di una tensostruttura sembrò una eccellente soluzione.

Essa avrebbe consentito una caratterizzazione estetica di una certa rilevanza, non avrebbe impedito l’uso dei servizi sottostanti la gradinata anche durante lo svolgimento dei lavori, ed infine avrebbe evitato l’esecuzione di costose e complicate sottofondazioni.

Le fasi fondamentali dell’operazione erano ovviamente costituite da:

calcolo strutturale e definizione della geometria di una struttura con superfici curve orientate in tre piani diversi;

dimensionamento e taglio in officina dei singoli elementi strutturali congiungenti i punti di tali superfici;

progettazione dei dettagli costruttivi per consentire alla struttura grandi spostamenti verticali senza successivi inconvenienti;

assemblaggio e montaggio di una struttura composta da elementi flessibili (funi) ed elementi rigidi (travi secondarie di copertura), collegati da elementi snodabili (intercollegamenti).

Calcolo strutturale

Lo schema strutturale è costituito da una tensostruttura a sezione triangolare variabile, composta da una fune portante e da due funi traenti, disposte in piani inclinati simmetricamente di 15° rispetto all’asse verticale.

Le tre funi sono collegate tra loro mediante barre tonde di acciaio (intercollegamenti), dotate di opportuni snodi per facilitare l’assemblaggio ed il successivo montaggio della struttura.

Dimensioni:

Luce fune portante superiore	61 m
Luce funi traenti inferiori	58 m
Tiranti esterni superiori	8.5 m
Altezza cavalletti	16 m
Inclinazione cavalletti su vert.	8°

E' stato eseguito un calcolo di verifica della struttura, utlizzando il programma ad elementi finiti STRAUS.

Figura 1: Vista assonometrica del modello

Figura 2: Schema planimetrico degli elementi strutturali

Caratteristiche degli elementi di progetto

Fune portante superiore	f=50 mm Sezione spiroidale chiusa in acciaio galvanizzato, con strato esterno di fili a ‘Z’.
Funi traenti inferiori	f =30 mm Sezione spiroidale chiusa in acciaio galvanizzato, con strato esterno di fili a ‘Z’.
Intercollegamenti	f =24 mm Barre in acciaio zincato
Cavalletti tubolari	f =402 mm Tubi in acciaio Fe430
Tiranti esterni superiori	n.3+3 Barre Diwidag f =35 mm
Tiranti esterni inferiori	Tubi in acciaio Fe430 f =140 mm
Travi secondarie	HEA 160 - Fe430

Carichi

Pretensione	Fune superiore: 22500 kg Fune inferiore: 25000 kg cad.
Carico permanente	45 kg/m2
Neve	120 kg/m2
Depressione Vento:	-60 kg/m2 (100 km/h)

Output

L’output grafico del programma ha consentito di visualizzare con grande efficacia le sollecitazioni e gli spostamenti max nelle varie configurazioni di carico:

- Pretensione + Peso permanente

- Pretensione + Peso permanente + Neve

- Pretensione + Peso permanente + Vento in depressione

- Pretensione + Peso permanente + Vento laterale

Nelle figg. 3-4-5-6 sono raffigurate le rappresentazioni mediante "contour" di alcuni dati significativi.

Figura 3: Contour degli spostamenti verticali e deformata (neve+vento).

Figura 4: Tensioni massime nella fune portante: max. 3970 kg/cm2 (neve+vento).

Figura 5: Contour degli spostamenti laterali: max. 49 mm in mezzeria (neve+vento)

Figura 6: Momenti flettenti e tensioni nei cavalletti: max. 1470 kg/cm2 (neve+vento)

Progetto costruttivo

Le lunghezze dei singoli elementi che compongono la struttura dovevano essere definite con precisione, non solamente per il fatto che si operava con la carpenteria metallica, ma soprattutto per la necessità di mantenere la continuità della geometria curva nella fase di montaggio ed in quella successiva della tesatura dei cavi.

La variabilità nello spazio di tale struttura ha evidentemente reso complicato il lavoro di progetto.

E’ stato pertanto necessario lavorare al computer in ambiente tridimensionale con un opportuno programma di disegno (POINT LINE) per verificare con precisione e continuità la distanza delle varie connessioni tra componenti adagiati su piani diversi anche in caso di loro rotazione per grande deformazione della tensostruttura.

Particolare attenzione è stata posta nel progetto dei dettagli costruttivi degli elementi che avrebbero dovuto consentire il movimento della struttura senza sovratensioni e successivi inconvenienti alla copertura.

Assemblaggio e montaggio

Il montaggio e l’assemblaggio sono stati condizionati dalla preesistenza della gradinata e dell’edificio spogliatoi. Lo srotolamento delle funi e l’applicazione dei loro intercollegamenti è stato eseguito sulla pista di atletica antistante la gradinata stessa, con difficoltà determinata dalla necessità di limitare il passaggio dei mezzi di sollevamento per non deteriorarla.

A tale proposito si decise di premontare a terra anche il graticcio in carpenteria metallica, agganciandolo direttamente alla tensostruttura e facendo naturalmente attenzione a lasciare sboccati i bulloni di collegamento, in modo da facilitare la successiva fase di puro sollevamento.

Tutta l’operazione si svolse in base alla sequenza indicata di seguito:

1) Montaggio dei cavalletti in carpenteria metallica incernierati alla base e dei tiranti superiori ed inferiori, incernierati sui blocchi di ancoraggio.

2) Posizionamento, ad interasse prestabilito, delle travi principali HEA 160 sulla pista di atletica antistante la gradinata esistente, appoggiandole su supporti in legno per evitare di rovinare la pista stessa.

3) Srotolamento delle funi sopra tali travi, in senso ortogonale ad esse e lungo la curva di aggancio definita dai morsetti fissi.

4) Fissaggio dei morsetti sulle tre funi, in corrispondenza di loro coordinate longitudinali prefissate dal calcolo.

5) Aggancio delle travi principali HEA 160 ai morsetti delle funi inferiori, in modo da impostare la curva planimetrica di queste ultime.

6) Aggancio delle barre di collegamento di parete (intercollegamenti), lasciando i loro snodi intermedi sbloccati per evitare piegamenti durante il sollevamento.

7) Collegamento del graticcio in carpenteria per il sostegno della copertura, con il posizionamento dei profili UPN di gronda e dei controventi sul loro piano, lasciando non serrati i bulloni di collegamento.

8) Sollevamento della trave di funi, sostanzialmente già composta, e suo aggancio alle piastre di testa dei cavalletti metallici portanti, mediante l’impiego di tre autogrù da 35 t.: due all’estremità ed una per alleggerire in posizione centrale tutta la struttura allo scopo di facilitare la manovra di aggancio delle funi.

9) Pesatura progressiva delle funi (fino al valore teorico di pretensione) utilizzando contemporaneamente tre martinetti oleodinamici comandati da un’unica centralina per raggiungere la geometri stabilita e la quota di mezzeria prefissata.

10) Serraggio del graticcio in carpenteria e dei controventi di piano.

11) Montaggio della lamiera grecata di copertura, dello strato coibente e della guaina impermeabile.

12) Posizionamento e fissaggio scossaline, gronde e pluviali.

13) .... Taglio del nastro di inaugurazione.