66914 - STRUCTURAL STRENGTHENING AND REHABILITATION

Conoscenze e abilità da conseguire

In the course, the student will know the techniques for the strengthening and rehabilitation of civil structures (buildings and infrastructures), made of reinforced concrete, steel or masonry. The techniques for strengthening in seismic areas will be also studied.

Contenuti

Il corso si concentra sulla comprensione dei meccanismi che stanno alla base di danneggiamenti e difetti che possiamo individuare nelle strutture, e sulle tecniche di riparazione e rinforzo che sono disponibili per il progettista.

Le lezioni forniscono una dettagliata analisi dei possibili fenomeni di degrado che si presentano in strutture di calcestruzzo, muratura, acciaio e legno, quali fessurazione, corrosione, invecchiamento, attacco chimico o biologico. Coprirà anche casi speciali quali il danneggiamento causato dal sisma o dal fuoco.

Saranno presentate molte tecniche sperimentali che consentono di ricavare i parametri meccanici dei materiali rilevanti per la progettazione degli interventi. Saranno anche discussi casi di progettazione difettosa e valutati i risvolti in termini di ingegneria forense.

Le basi teoriche delle differenti tecniche di rinforzo saranno presentate con molti esempi di applicazione a casi reali, valutando l’efficienza relativa degli stessi.

In particolare saranno esplorate numerose soluzioni di strutture composite:

• rinforzo di strutture murarie con acciaio, materiali polimeri fibrorinforzati (FRP), malte rinforzate con reti di fibra,
• rinforzo di strutture in calcestruzzo con aggiunte di parti in acciaio, calcestruzzo, FRP,
• rinforzo di strutture in legno con elementi in legno, acciaio o calcestruzzo,
• rinforzo di fondazioni con plinti, travi, iniezioni, pali.

Il progetto dei rinforzi sarà supportato da ampie illustrazioni degli strumenti teorici necessari, quali i materiali di Mohr-Coulomb, la meccanica della frattura, l’analisi limite, e la teoria tecnica della trave composita.

Lo studente alla fine del corso avrà buona padronanza e conoscenza dei meccanismi di deterioramento delle strutture, delle tecniche di riparazione e rinforzo, delle regole di dimensionamento delle stesse e delle norme che ne regolano la sicurezza.

Testi/Bibliografia

PAPERS DEALING WITH SPECIFIC STRUCTURAL STRENGTHENING THEMES:

Tarozzi, M., Pignagnoli, G. & Benedetti, A. (2022), Evaluation of the residual carrying capacity of a large-scale model bridge through frequency shifts. J Civil Struct Health Monit.

Benedetti, A., Tarozzi, M. (2022) Compressive strength of heterogeneous masonry walls containing blends of brick types. Materials and Structures, 55(71).

A. Benedetti, M. Tarozzi and L. Benedetti, (2021), Combined Shear-Flexural Verification of in Plane Loaded Reinforced and Unreinforced Masonry Walls, Proc. of the SAHC Conference 2021.

Tarozzi M., Pignagnoli G., Benedetti A., (2020), Identification of damage-induced frequency decay on a large-scale model bridge, Engineering Structures, 221, 111039, ISSN 0141-0296.

Benedetti A., Tarozzi M., (2020), Interpretation formulas for in situ characterization of mortar strength, Construction and Building Materials, 242, 118093, ISSN 0950-0618.

Benedetti A., Tarozzi M., (2019), Toward a quantitative evaluation of timber strength through on-site tests, In: Advances in Engineering Materials, Structures and Systems, CRC Press.

Benedetti A. (2019) In Plane Behaviour of Masonry Walls Reinforced with Mortar Coatings and Fibre Meshes, International Journal of Architectural Heritage, 13:7, 1029-1041.

Benedetti, A. (2019). Diagonal Compression Behaviour of Masonry Walls Reinforced with FRM Coatings. In: Structural Analysis of Historical Constructions, RILEM Bookseries vol 18. Springer.

Benedetti, A., Pignagnoli, G. & Tarozzi, M. (2018), Damage identification of cracked reinforced concrete beams through frequency shift. Materials and Structures 51, 147.

Marastoni D., Pelà L., Benedetti A., Roca P., (2016), “Combining Brazilian tests on masonry cores and double punch tests for the mechanical characterization of historical mortars”, Construction and Building Materials, 112, pp. 112-127, ISSN 0950-0618.

Pelà L., Benedetti A., Aprile A., Mangoni E. (2013), ”Seismic Assessment Of The Milano Centrale Railway Station”, International Journal of Architectural Heritage. 7, pp. 609-627, ISSN:1558-3058

Pelà L., Aprile A., Benedetti A. (2012), “Experimental Study of Retrofit Solutions For Damaged Concrete Bridge Slabs”, Composites Part B: Engineering. 43-5, pp. 2471-2479, ISSN:1359-8368

Benedetti A., (2003), “Approximate Optimal Design Of Fire-Resisting Beams And Columns”, Journal of Constructional Steel Research, 59-10 pp. 1251-1266

Benedetti A., (1998), "On The Ultrasonic Pulse Propagation Into Fire Damaged Concrete", ACI Structural Jour., 95-3.

NORMS:

EN 1992:1-2, Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design

EN 1993:1-2, Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-2: General rules -Structural fire design

EN 1995:1-2, Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-2: General -Structural fire design

EN 1998:3, Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 3: Assessment and retrofitting of buildings

CNR-DT 200 R2/2025: Guidelines for the Design, Execution, and Inspection of Structural Strengthening Interventions Using Fiber-Reinforced Composites

Metodi didattici

Il corso viene sviluppato in presenza mediante lezioni basate sulla presentazione di diapositive, calcoli a mano sviluppati alla lavagna, discussioni aperte, distribuzione di campioni dei materiali che vengono utilizzati nei progetti di consolidamento.

Tutto il materiale del corso è disponibile in "VIRTUALE" liberamente per gli studenti che possono scaricarlo per ogni lezione.

Gli studenti sono motivati a sviluppare personalmente alcuni progetti semplificati come lavoro accessorio di approfondimento delle lezioni. Questo aiuta a familiarizzare i futuri progettisti con l'attività decisionale richiesta dal progetto e a meglio comprendere le regole fornite dalle normative per la valutazione della sicurezza strutturale.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Gli studenti dopo la fine del corso devono prepararsi e chiedere un appuntamento per lo svolgimento dell'esame. All'esame verranno presentati i risultati dei progetti sviluppati autonomamente, e verrà discussa la base teorica dei metodi di progetto utilizzati.

L'appuntamento è possibile durante tutto l'anno, con un ritardo medio rispetto alla richiesta di circa una settimana. In caso di non superamento dell'esame, la rchiesta può essere di nuovo inoltrata dopo un mese.

La valutazione dello studente è principalmente basata sulla dimostrazione della abilità progettuale raggiunta dallo studente e della conoscenza delle basi teoriche che danno luogo alle formule di progetto. L'esperienza di 40 anni di esami svolti dimostra che è abbastanza facile raggiungere una votazione di esame media, anche se solo pochi studenti svolgono una preparazione progettuale consistente e completa che sia degna del massimo voto. Tuttavia, io sono sempre in cerca di questi fantastici entusiasti studenti che saranno i progettisti consapevoli e capaci del futuro!

Strumenti a supporto della didattica

Tutto il materiale del corso e molti altri articoli tecnici sono presenti nel sito "VIRTUALE" a disposizione degli studenti e scaricabili gratuitamente.

Per il lavoro di progetto, sarà necessaria solo una calcolatrice tascabile, ma è consentito l'utilizzo di qualsiasi risorsa elettronica lo studente ritenga utile per sviluppare i suoi progetti di rinforzo.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Benedetti