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La modellazione del Ciclotrone nucleare e annessa Radiofarmacia mediante Midas Gen

Scopo dell’articolo è descrivere le peculiarità della modellazione strutturale, orientata all’analisi e alla progettazione delle costruzioni in cemento armato.

Il nuovo progetto, per l’Ospedale Sacro Cuore Istituto Don Calabria di Negrar (VR)
 
Dott. Ing. Andrea Piccinini, Studio Piccinini, Verona
 
Introduzione
La trattazione è finalizzata al progetto esecutivo per la realizzazione del nuovo “Ciclotrone nucleare e annessa Radiofarmacia” sito nel complesso ospedaliero “Sacro Cuore - Istituto Don Calabria” nel comune di Negrar (VR).
 
L’edificio denominato “Palazzina della Radiofarmacia” è separato da un bunker in cemento armato che contiene il ciclotrone nucleare con un giunto di dilatazione. Il complesso composto dalle due sottostrutture sorge in una zona sismica di media intensità, corrispondente alla Zona 3 della classificazione sismica fornita dalla normativa precedente (OPCM 2003).
Scopo dell’articolo è descrivere le peculiarità della modellazione strutturale, orientata all’analisi e alla progettazione delle costruzioni in cemento armato.
Il software utilizzato è Midas Gen prodotto dalla Midas Information Technology Co. Ltd (Corea). Le verifiche di tutti gli elementi strutturali sono condotte secondo le NTC 2008 (e relativa Circolare Ministeriale n. 617 del 2/2/2009) e secondo gli Eurocodici.
In particolare per la progettazione delle piastre a soletta piena possono essere presenti eventuali richiami alla normativa europea UNI EN 1992-1-1:2004 con riferimento al Punto 9.3 e DIN 1045-1 al Punto 13.3 “Solid slab cast in-situ”.
 
 
Il progetto
Gli interventi strutturali prevedono la realizzazione di un bunker monolitico in cemento armato con dimensioni in pianta di 8.6 m × 9.4 m e che si sviluppa in altezza per 7 m. Le pareti laterali e la soletta di copertura hanno uno spessore costante di 2 m mentre la soletta di base ha uno spessore variabile tra 1.4 e 2 m. L’altezza minima interna del cubo cavo è di 3 m. Il bunker del ciclotrone appoggia su 16 pali trivellati spinti fino a 26 m di profondità per vincolare il cedimento eccessivo di tale struttura, che oltre al peso proprio ospita all’interno un ciclotrone nucleare da 31 t. Per la realizzazione del getto massivo viene prescritto un cemento rallentato a basso dosaggio e che sviluppi un calore di idratazione accettabile per scongiurare la fessurazione. Il bunker contenente il ciclotrone viene progettato in campo elastico, considerata la sua incapacità di dissipare l’energia indotta dal sisma in modo duttile con la formazione di cerniere plastiche.
 
La Palazzina della Radiofarmacia è giuntata rispetto al bunker (giunto strutturale di 4 cm) e la sua piastra di base poggia su 35 ulteriori pali spinti fino a 26 m di profondità dal piano di calpestio.
Si compone di un piano interrato e tre piani fuori terra oltre ad una copertura praticabile. Il piano interrato, il piano terra e il piano primo hanno una forma a ferro di cavallo (ruotano attorno al bunker, che penetra nella palazzina) mentre il piano secondo e la proiezione della copertura tornano ad avere forma rettangolare di dimensioni strutturali pari a 23.3 m × 16.6 m. Gli interpiani dei primi due livelli fuori terra sono di circa 5 m mentre gli altri sono di poco più contenuti. Tutti i muri di controvento sono stati portati sul perimetro esterno della Palazzina e internamente sono visibili solamente 6 pilastri, e le luci coperte dai solai sono rilevanti (fino a 10 m). Tutti i pilastri hanno una sezione snella a forma quadrata di dimensioni 40 cm × 40 cm e portano una piccola aliquota del momento flettente originato ai vari orizzontamenti dal moto sismico e dal vento, oltre che dall’appoggio del ponte di collegamento in carpenteria metallica tra la palazzina e una struttura esistente, non trattato in questo articolo. I solai sono realizzati con piastre a soletta piena in calcestruzzo armato gettato in opera con spessori di 30 cm per la copertura, 40 cm per il piano terra ed il piano terzo e 50 cm per la fondazione su pali ed il piano secondo, che deve reggere le celle piombate, un peso permanente distribuito pari a 110 kN/m2, e sono adeguatamente ancorate alle pareti perimetrali che hanno spessore 30 cm lungo tutto il loro sviluppo in altezza, così che si renda possibile in fase di modellazione FEM schematizzare la giunzione tra i due elementi strutturali come un incastro perfetto.
Le lame sismiche perimetrali non presentano alcuna apertura lungo tutto il loro sviluppo e mantengono costante l’armatura dalle fondazioni alla copertura. Il calcestruzzo ordinario utilizzato per tutti gli elementi presenti è il C30/37. Sia la piastra del piano secondo che la soletta di copertura presentano molte asole impiantistiche che creano concentrazioni di sforzi sui solai in cemento armato, che vanno adeguatamente studiati (eventuale creazione di cordoli, controllo dei meccanismi locali, deformazioni
e fessurazioni etc.). È fondamentale tenere presente che in una costruzione a così alto contenuto tecnologico anche gli elementi non strutturali concorrono a determinare la risposta al terremoto, sia con la loro massa che con la loro rigidezza, e che la struttura deve essere perfettamente funzionante post-sisma e nell’emergenza in generale; la concezione del progetto deve riguardare pertanto l’edificio nella sua globalità.
 
ALL’INTERNO DELL’ARTICOLO INTEGRALE LA TRATTAZIONE DELLA MODELLAZIONE I RISULTATI E LE VERIFICHE. SCARICA L’ARTICOLO.
 
Articolo tratto dal numero 12 di Structural Modeling
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