75428 - HISTORIC MASONRY AND WOOD STRUCTURES M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Istruzione di qualità Città e comunità sostenibili

Anno Accademico 2020/2021

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce i fondamenti dell’analisi di strutture edilizie storiche in muratura e in legno, inclusa lo conoscenza degli aspetti teorici, degli strumenti numerici e sperimentali necessari per la diagnosi efficace di strutture storiche, finalizzata alla loro conservazione o riabilitazione. In particolare, al termine del, corso lo studente è in grado di identificare i più rilevanti fenomeni relativi al collasso, di progettare opere provvisionali e puntellamenti, di concepire soluzioni per il rinforzo strutturale di edifici storici.

Contenuti

MODULE 1 – MASONRY STRUCTURES

1 Introduction to Structural Masonry

1.1 Advantages and disadvantages of Structural Masonry

1.2 Morphology of historical masonry

1.3 Masonry Stonework

1.4 Masonry Brickwork

1.5 Stress distribution (percolation of stress)

1.6 Some consideration about damage and units arrangement

2 Masonry mechanical behavior and performances

2.1 Masonry mechanical properties

2.2 Compressive strength based on elastic theories

2.3 Local-global failure of masonry

2.4 Masonry Quality Index

3 The rigid no-tension model

3.1 The unit resistant Masonry Cell

3.2 Consideration on realistic admissible domain

4 The masonry continuum

4.1 Compatibility conditions

4.2 Photo-elasticity and masonry

4.3 Displacements field and kinematic compatibility conditions

4.4 The boundary of the cracked body

5 Equilibrium and compatibility

5.1 Principle of virtual work (PVW)

5.2 Dead and live loads

5.3 Mechanism state

5.4 Collapse state

5.5 The static theorem

5.6 The kinematic theorem

5.7 Uniqueness of the collapse multiplier

6 Masonry arches: the concept of thrust and limit analysis

6.1 Introduction

6.2 Bearing capacity of the arch

6.2.1 Limit analysis of the arch

6.3 Minimum and maximum Thrust

6.4 Use of the limit analysis to estimate the pressure curve

6.5 Extreme lines of thrust, joints and associated mechanisms

7 Vaulted systems

7.1 Elastic solution: membrane state in cylindrical vaults

7.2 Transition from the uncracked to the cracked state. The no tension model applied to barrel vaults

7.3 Cross vaults

8 Domes

8.1 The implemented Static approach

8.2 Membrane state in domes

8.3 From membrane state to cracked state

9 Piers

9.1 Eccentricity and masonry piers

9.2 Yokel approach for piers

9.3 Photo elastic experimental tests on prismatic rectangular dry-stone pillars

10 Walls

10.1 Kinematic analysis

10.2 About safety check

MODULE 2 – WOOD STRUCTURES

1. Timber Properties

1.1 Material anisotropy

1.2 Moisture and long duration effects

1.3Effects of timber properties on structural analysis and detailing

2. Timber Structures

2.1 Structural typologies of wooden floors, ceilings, and roofs recurring in Italian, European and Asiatic historical buildings

2.2 Historical timber buildings

2.3 Review of loading formulation: static and seismic loading

2.4 Design standards for timber structures

2.5 Static design concepts within the limit design approach

2.6 Design of structural members: beam, floor diaphragms, trusses

3. Timber joints

3.1 Overview on traditional carpenter connections

3.2 Mechanical fastener systems

3.3 Design of timber joints and typological details

4. Diagnosis and damage analyses of wood structures

4.1 Visual and instrumental inspection techniques and reference standards

4.2 Methods for the classification of grade and essence of existing wooden members according to current code guidelines

4.3 Damage analysis techniques of existing wooden members, carpenter joints and connections

Testi/Bibliografia

MODULE 1

  • Comprehensive teacher course Handout (Book version freely available for students);

  • Statics of Historic Masonry Constructions, M. Como, Springer, 2013.

  • The Stone Skeleton, J. Heyman, Cambridge University Press, 1995.

  • Historic Construction and Conservation: Materials, Systems and Damage, P. Roca, P. Lourenco, A Gaetani, Routledge; 1st ed. 2019.

  • Structural brickwork, A.W.Hendry, MacMillan, 1981.

  • The Construction of Gothic Cathedrals, J. Fitchen, The Univ. Chicago Press, 1961.

  • Fracture and Size Effect (in concrete and other quasi-brittle materials), Z.P. Bazant and J. Planas, CRC Press, 1998

MODULE 2

  • EN 1995-1-1 (2004) (English): Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings

  • Structural Timber Design to Eurocode 5, Jack Porteous, Abdy Kermani Edited by John Wiley & Sons, 2008 ISBN 047069792X

  • Structural Timber Design, Abdy Kermani Wiley-Blackwell; 1 edition (December 11, 1998) ISBN: 0632050918

Metodi didattici

The course content will be entirely covered by the lectures.

The course includes some invited keynote lectures, which will help cover the practical aspects of the lectures.

The instructors will supervise students during all activities.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Un esame finale (scritto e orale) sarà utilizzato per valutare la conoscenza e la comprensione degli studenti degli argomenti trattati nel corso. Lo studente presenterà inoltre un progetto finale

L'esame finale sarà organizzato come segue:

TEST SCRITTO (consegnato utilizzando il sistema EOL):

  • 20 domande casuali sugli aspetti teorici sviluppati durante il Modulo 1;
  • 1 esercizio per risolvere l'analisi cinematica delle strutture in muratura (un muro, un arco o un muro con aperture);
  • 10 domande casuali sugli aspetti teorici sviluppati durante il Modulo 2;

PROVA ORALE / COLLOQUIO

  • Colloquio di 5-20 minuti su un particolare aspetto teorico trattato durante il Modulo 1;
  • Colloquio di 5-20 minuti su un particolare aspetto teorico trattato durante il Modulo 2;

HOMEWORKS

  • Saranno assegnati homeworks durante lo svolgimento del corso per entrambe i moduli.
  • Gli homework devono essere consegnati obbligatoriamente per poter accedere all'esame finale.

 

ESAME DI AUTO VALUTAZIONE (simulazione d'esame)

Prima della fine del corso, verrà rilasciato un test di autovalutazione per alcuni degli argomenti del corso.

Questo test di autovalutazione propone 30 domande casuali tra alcune di tutte le possibili domande d'esame relative ad aspetti teorici. Il tempo previsto è di quaranta minuti (che è lo stesso tempo che forniremo per l'esame finale). Nell'esame di autovalutazione gli studenti possono tentare il test tutte le volte che vogliono. Quindi, la soluzione viene fornita non appena viene inviata la risposta.

Strumenti a supporto della didattica

Il corso verrà erogato in modalità blended: metà del corso in classe e metà delle lezioni online.

L'insegnamento online verrà erogato utilizzando principalmente Microsoft Teams. Inoltre sarà utilizzato anche il software Zoom per attività specifiche.

Il docente utilizzerà le slide PDF da annotare durante la lezione utilizzando un dispositivo tablet. Le slide senza annotazioni e con annotazioni saranno fornite agli studenti.

La registrazione delle lezioni verrà attivata dal docente all'inizio della lezione.

Durante le lezioni, il docente utilizzerà piccoli modelli e video per chiarire meglio alcuni concetti.

In assenza di ostacoli (ad es. distanziamento sociale o emergenza covid19), il corso include l'organizzazione di visite guidate sul campo a strutture storiche del patrimonio culturale locale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giovanni Castellazzi

Consulta il sito web di Diego Alejandro Talledo