75428 - HISTORIC MASONRY AND WOOD STRUCTURES M

Anno Accademico 2024/2025

  • Moduli: Antonio Maria D'Altri (Modulo 1) Francesca Ferretti (Modulo 2)
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
  • Campus: Ravenna
  • Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria dei processi e dei sistemi edilizi (cod. 8829)

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

MODULO 1 –STRUTTURE IN MURATURA

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
1.6 Some consideration about damage and masonry 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 Photoelasticity 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 to masonry arches
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 Solutions with the 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 Overturning and rocking of masonry walls
10.1 Kinematic analysis
10.2 About safety check
10.3 Basic notions on rocking of rigid blocks

MODULO 2 –STRUTTURE IN LEGNO

1. Wood Properties
1.1 Material anisotropy
1.2 Moisture and long duration effects
1.3 Effects of timber properties on structural analysis and detailing
1.4 Grading of wood elements
1.5 Overview of timber-based products

2. Timber Structures
2.1 Design standards for timber structures
2.2 Static design concepts within the limit design approach
2.3 Design of structural members
2.4 Fire design of timber members

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 Structural typologies of wooden floors, ceilings, and roofs recurring in Italian, European and Asiatic historical buildings
4.2 Historical timber buildings
4.3 Visual and instrumental inspection techniques and reference standards
4.4 Methods for the classification of grade and essence of existing wooden members according to current code guidelines
4.5 Durability of timber structures
4.6 Damage analysis techniques of existing wooden members, carpenter joints and connections

Testi/Bibliografia

MODULO 1

  • Comprehensive course Handout (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.

MODULO 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

Il contenuto del corso sarà affrontato interamente dai docenti. Il corso è basato principalmente su lezioni frontali, oltre che a esercitazioni individuali e di gruppo e analisi di casi di studio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Un esame finale sarà utilizzato per valutare le conoscenze degli studenti rispetto agli obiettivi di apprendimento del corso. L'esame finale sarà organizzato come segue:

  1. Quiz a risposta multipla con 30 domande selezionate casualmente e 1 esercizio (40 minuti)
  2. Colloquio orale

Prima della fine del corso, un quiz a risposta multipla di autovalutazione sarà reso disponibile agli studenti per testare la loro preparazione.

Strumenti a supporto della didattica

Gli strumenti didattici sono il proiettore e il PC. Il corso comprende alcune sessioni in aula in cui vengono utilizzati pacchetti software di analisi strutturale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Antonio Maria D'Altri

Consulta il sito web di Francesca Ferretti