72756 - ADVANCED DESIGN OF STRUCTURES

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

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.

Programma/Contenuti

A) PREREQUISITI/PROPEDEUTICITA' CONSIGLIATE

L’allievo che accede a questo insegnamento conosce e sa utilizzare i concetti di rigidezza/cedevolezza e resistenza, parametri di sollecitazione, tensione, deformazione, legame costitutivo di un materiale; sa risolvere sistemi strutturali isostatici e iperstatici mediante i metodi della Scienza delle Costruzioni; possiede le necessarie conoscenze in termini di approccio, combinazioni di carico e verifiche proprie del metodo di calcolo allo Stato Limite Ultimo (per problemi di flessione, pressoflessione e taglio). Inoltre padroneggia i concetti derivanti dall'applicazione del principio dei lavori virtuali e dal principio di sovrapposizione degli effetti. Tali conoscenze sono acquisite, di norma, superando gli esami di Scienza delle Costruzioni T e Fondamenti di Tecnica delle Costruzioni T. Tutte le lezioni saranno tenute in Inglese. È quindi necessaria la comprensione della lingua inglese per seguire con profitto il corso e per poter utilizzare il materiale didattico fornito.

B) PROGRAMMA

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

Parte 1 (Prof. Mazzotti)

1.1      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.

1.2      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).

1.3      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. Influenza dello sforzo normale. Esempi. Duttilità sezionale e duttilità strutturale.

1.4      Lastre inflesse

Teoria delle 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.

1.5      Cilindri e serbatoi

Lastre di rivoluzione. Geometria delle lastre di rivoluzione. Membrane di rivoluzione. Calcolo di un serbatoio cilindrico di calcestruzzo. Regime flessionale dei cilindri. Casi notevoli di cilindri non in regime di membrana. Anello di fondazione alla base del cilindro/serbatoio.

 

Parte 2 (Prof. Silvestri)

2.1    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

2.2    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

2.3    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

 

2.4    PROGETTO DI STRUTTURE COMPOSTE

- idea

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

- colonne composte

2.5    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

Esistono dispense del corso per la maggior parte degli argomenti trattati.

Bill Mosley, John Bungey and Ray Hulse, Reinforced Concrete Design to Eurocode 2, Sixth Edition, Palgrave Macmillan.

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 dell'apprendimento

Ogni modulo didattico presenta una verifica finale autonoma.

Relativamente al modulo da 6 CFU, ci sarà una serie di prove scritte (2 homeworks, un esame scritto parziale a metà corso e un secondo parziale a fine corso) e una prova orale facoltativa. L'esame orale è destinato a chi volesse provare a migliorare la propria votazione allo scritto ritenendo il voto della prova scritta non adatto alla propria preparazione. Nel corso dell'orale 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 con una prova orale finale.

Il giudizio finale dello studente è ottenuto come media ponderata sui CFU dei due moduli.

Le prove orali si articolano in due domande, che possono partire anche da aspetti specifici ma poi si sviluppano sulle tematiche generali esplicitate nel programma del corso. Esse mirano a stabilire le conoscenze e le abilità raggiunte dallo studente oltre che a valutare la sua proprietà di linguaggio con riferimento agli argomenti discussi.

Il superamento dell’esame, nel suo complesso, sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento, mostrando in particolare di aver appreso le nozioni teoriche fondamentali e di saper argomentare in maniera esaustiva e autonoma le varie fasi che portano alla definizione dei principali risultati pratico/applicativi.

Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso con ampiezza di contenuti e adeguata capacità di linguaggio gli argomenti spiegati e mostreranno di essere capaci di applicare tutti i contenuti dell’insegnamento in autonomia operativa anche ai casi più complessi. Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto invece all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave (quali ad esempio le regole dell'equilibrio statico), alla mancata padronanza del linguaggio tecnico, alla insufficiente autonomia operativa mostrata nello svolgimento della prove.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, presentazioni a slide mostrate a videoproiettore, ulteriori dispense su lastre e gusci ad integrazione delle dispense del corso caricate su AMS Campus.

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