66785 - ADVANCED DESIGN OF STRUCTURES

Conoscenze e abilità da conseguire

Advanced methods for the verification and design of concrete structures will be given. The methods are based on the mechanics and simplified models for one- and two-dimensional concrete structures. A variety of civil engineering structures will be analysed. The advanced methods will be used to solve some real problems, with reference to European and US Codes and Guide Lines. The students will design some one- and two-dimensional structures under the supervision of the teacher.

Contenuti

Il corso è organizzato in due moduli didattici: il primo, da 6 crediti, è relativo prevalentemente alle strutture in c.c.a. convenzionali mentre il secondo fa riferimento alla progettazione delle strutture in acciaio e precompresse.

Part 1 (Prof. Mazzotti)

1. Progetto e verifica di travi e pilastri in c.a.

Formule di verifica e di progetto di sezioni pressoinflesse agli stati limite ultimi. Verifica e progetto nei riguardi di taglio e torsione. Regole di progetto secondo gli Eurocodici e le linee guida americane (ACI).

2. Duttilità delle strutture in c.a.

Diagrammi momento-curvatura e schematizzazioni a bilatera e trilatera. Duttilità delle sezioni inflesse. Cerniera plastica e rotazione plastica ammissibile per elementi inflessi in c.a., criteri dell'Eurocodice EC2 ed ACI. Influenza dello sforzo normale. Esempi. Duttilità sezionale e duttilità strutturale.

3. Stati limite di servizio per travi in c.a.

Evoluzione del quadro fessurativo per elementi tesi in c.a. Diagramma momento-curvatura in fase fessurata. Calcolo apertura di fessura e frecce di travi in fase fessurata. Formule approssimate e prescrizioni normative. Deformazioni differite nel calcestruzzo (ritiro e viscosità). Teoria della viscoelasticità lineare. Funzioni di viscosità e di rilassamento. Il fenomeno dell'invecchiamento, modelli CEB, ACI e Normativa italiana. Metodi algebrizzati (metodi EM, MS, AAEM). Problemi di strutture sensibili alle deformazioni differite. Principi della viscoelasticità lineare. Esempi numerici.

4. Lastre caricate nel piano (travi parete)

Relazioni generali della teoria dell'elasticità. Stati piani di tensione e deformazione. Metodi semplificati di calcolo. Travi parete in c.a.: pareti in stadio non fessurato, fessurato e comportamento a collasso; travi parete a più campi. Criteri di dimensionamento e dettagli costruttivi. Carichi appesi.

5. Lastre inflesse

Teoria di Kirchhoff per le lastre inflesse: equazione di Lagrange e condizioni al contorno, taglio di Kirchhoff. Lastre appoggiate ed incastrate sul contorno. Lastre in c.a.: criteri di dimensionamento e dettagli costruttivi. Solai a fungo: calcolo approssimato delle sollecitazioni, regole di dimensionamento e dettagli costruttivi; punzonamento.

6. Lastre curve di rivoluzione:

Lastre di rivoluzione. Geometria delle lastre di rivoluzione. Membrane di rivoluzione. Regime di membrana e regime flessionale. Condizioni per il regime di membrana. Esempi di regime di membrana. Calcolo di un serbatoio cilindrico di calcestruzzo. Precompressione nei serbatoi. Membrana sferica soggetta a compressione uniforme. Calotta semisferica soggetta al peso proprio. Membrana conica. Movimenti in regime di membrana. Regime flessionale dei cilindri. Casi notevoli di cilindri non in regime di membrana. Cilindro incastrato alla base di lunghezza semi-illimitata con pressione interna p. Anello di fondazione alla base del cilindro/serbatoio. La cupola sferica: soluzione di Geckeler.

7. Instabilità di pilastri in c.a.

Il metodo della colonna modello. Il metodo dello stato di equilibrio. Diagrammi di interazione M-N in presenza di effetti del II ordine. Effetti delle deformazioni differite. Esempi di applicazione alle strutture prefabbricate. Le Norme Tecniche CNR 10025 e le Norme Internazionali. Plinti a pozzetto per pilastri prefabbricati: criteri di dimensionamento e prescrizioni costruttive.

Part 2 (Dr. Silvestri)

CONSIDERAZIONI DI CARATTERE GENERALE

- Il processo progettuale ed il ruolo dell'ingegnere strutturista nella progettazione

- Il quadro normativo di riferimento (normative italiane ed euro codici, normative americane)

- le basi della progettazione: format di verifiche di sicurezza (metodi di verifica)

- materiali

CONCEZIONE STRUTTURALE

- percorso dei carichi verso il terreno

- sistemi resistenti alle azioni verticali

- sistemi resistenti alle azioni orizzontali (sistemi di controventamento, pareti di taglio, sistemi pendolari, telai con nodi a trasmissione di momento flettente)

- telai multipiano in acciaio

- analisi dettagliata di un telaio multipiano controventato

PROGETTO DI STRUTTURE IN ACCIAIO

- stati limite di esercizio

- resistenze ultime (sforzo normale, momento flettente, taglio, combinazione di sollecitazioni)

- stabilità (aste compresse, aste inflesse, aste presso-inflesse)

- cenni alla stabilità dei telai ed ai metodi di analisi del II ordine

PROGETTO DI STRUTTURE COMPOSTE

- idea

- travi composte (momento flettente resistente, taglio resistente, trasferimento del taglio e progetto dei sistemi di connessione)

- colonne composte

PROGETTO DI STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO PRECOMPRESSO

- storia, sviluppo e principi di base delle strutture in c.a.p.

- sistemi di precompressione

- determinazione delle forze interne

- trazione (al fine di comprendere il comportamento)

- flessione

- taglio

- perdite di precompressione

- sistemi di ancoraggio e verifiche locali

Testi/Bibliografia

Dispensa del corso (in corso di stesura).

Pozzati P. e Ceccoli C., Teoria e Tecnica delle strutture, ed. UTET, Torino, vol. II (1977).

Belluzzi O., Scienza delle costruzioni, ed. Zanichelli, Bologna, voll. II e III.

Leonhardt F., c.a. & c.a.p.: calcolo di progetto & tecniche costruttive. Edizioni Tecniche, Milano, voll. I-III, 1977.

Migliacci A., Progetto agli stati limite delle strutture in c.a., Masson Italia Ed., Milano, 1977.

Migliacci A., Progetti di strutture, Tamburini, Milano, 1968.

Cosenza E. e Greco C., Il calcolo delle deformazioni nelle strutture in cemento armato. CUEN, Napoli, 1996.

- E. Giangreco, “Ingegneria delle strutture”, UTET
- E. Torroja, “La concezione strutturale”, UTET
- J. Heyman, 1998, “Structural analysis. A historical approach”, Cambridge University Press
- G. Ballio, F.M. Mazzolani, “Strutture in acciaio”, Hoepli.
- G. Ballio, C. Bernuzzi, 2004, “Progettare costruzioni in acciaio”, Hoepli.
- N. Scibilia, 2005, “Progetto di strutture in acciaio”, 4° ed., Dario Flaccovio Editore.
- V. Nunziata, 2000, “Teoria e pratica delle strutture in acciaio”, 2° ed., Dario Flaccovio Editore.
- F. Hart, W. Henn, H. Sontag, 1982, “Architettura Acciaio Edifici Civili”, 2° ed., FINSIDER Gruppo IRI (edizione FINSIDER in lingua italiana del volume “Stahlbauatlas-Geschossbauten”, 2° ed., pubblicato dall'Institut für Internationale Architektur-Dokumentation di Monaco).
- J.C. McCormac, 2008, "Structrual steel design", Pearson Prentice Hall
- J.C. Smith, 1996, "Structrual steel design. LRFD approach", Wiley
- S.P. Timoshenko, J.M. Gere, 1961, "Theory of elastic stability", Dover publications
- T.V. Galambos, A.E. Surovek, 2008, "Structrual stability of steel", Wiley
- T.Y. Lin, N.H. Burns, 1982, "Design of prestressed concrete structures", Wiley
- R. Walther, M.Miehlbradt, 1990, "Progettare in calcestruzzo armato", Hoepli
- C. Cestelli-Guidi, 1987, "Cemento armato precompresso", Hoepli
- L. Santarella, 1998, "Il cemento armato", 22a ediz., Hoepli
- L. Goffi, P. Marro, 1998, "Appuni sul Cemento armato precompresso", CLUT editrice, Torino

From the technic-scientific book series for the design of steel structures by ITALSIDER:

- L.F. Donato, L. Sanpaolesi, 1970, “Gli acciai e la sicurezza delle costruzioni”, Volume I.
- L. Finzi, E. Nova, 1971, “Elementi strutturali”, Volume IV.
- D. Danieli, F. De Miranda, 1971, “Strutture in acciaio per l'edilizia civile e industriale”, Volume VI.

Metodi didattici

Nelle lezioni saranno trattate le problematiche generali riguardanti le strutture in calcestruzzo armato. Saranno mostrati e discussi particolari costruttivi significativi. Nelle lezioni saranno discussi criticamente gli approcci ai vari problemi trattati raccomandati dalle normative nazionali ed internazionali. Le lezioni saranno affiancate da esercitazioni nelle quali saranno mostrati alcuni progetti di strutture e discussi gli aspetti più rilevanti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Ogni modulo didattico presenta una verifica finale autonoma.

Relativamente al modulo da 6 CFU, ci sarà un esame finale consistente in una prova scritta ed in un orale nel quale si verificherà la capacità dello studente di trattare gli aspetti teorici più importanti del corso.

Nel modulo da 3 CFU, saranno assegnati compiti a casa individuali e ci sarà una prova orale finale.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, lavagna luminosa, videoproiettore

Link ad altre eventuali informazioni

http://corsi.unibo.it/Civil-Engineering/Pages/default.aspx

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudio Mazzotti

Consulta il sito web di Stefano Silvestri