Offerta Didattica

 

INGEGNERIA CIVILE E DEI SISTEMI EDILIZI

TECNICA DELLE COSTRUZIONI

Classe di corso: L-7,23 - Ingegneria civile e ambientale
AA: 2020/2021
Sedi:
SSDTAFtipologiafrequenzamoduli
ICAR/09CaratterizzanteLiberaLiberaNo
CFUCFU LEZCFU LABCFU ESEOREORE LEZORE LABORE ESE
64024824024
Legenda
CFU: n. crediti dell’insegnamento
CFU LEZ: n. cfu di lezione in aula
CFU LAB: n. cfu di laboratorio
CFU ESE: n. cfu di esercitazione
FREQUENZA:Libera/Obbligatoria
MODULI:SI - L'insegnamento prevede la suddivisione in moduli, NO - non sono previsti moduli
ORE: n. ore programmate
ORE LEZ: n. ore programmate di lezione in aula
ORE LAB: n. ore programmate di laboratorio
ORE ESE: n. ore programmate di esercitazione
SSD:sigla del settore scientifico disciplinare dell’insegnamento
TAF:sigla della tipologia di attività formativa
TIPOLOGIA:LEZ - lezioni frontali, ESE - esercitazioni, LAB - laboratorio

Obiettivi Formativi

L'obiettivo del corso di Tecnica delle Costruzioni è quello di fornire allo studente di Ingegneria Civile e dei Sistemi Edilizi le conoscenze e le metodologie di base per la progettazione e la verifica di semplici strutture realizzate con i materiali tipici dell’Ingegneria Civile (il cemento armato e l'acciaio), integrando le nozioni teoriche acquisite nel corso di Scienza delle Costruzioni e rendendole applicabili a problemi strutturali reali. Il corso si propone di fornire agli studenti le basi per la successiva estensione al caso di organismi strutturali più complessi (edifici, ponti, strutture in zona sismica), che saranno oggetto di studio specifico di corsi successivi. I contenuti proposti sono coerenti all'evoluzione delle normative nazionali ed europee. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite e la comprensione dei principi fondamentali della disciplina per: a) individuare in una costruzione l'organismo strutturale effettivamente resistente e differenziarlo dagli elementi costruttivi di completamento, aventi essenzialmente valenza architettonica, distributiva e funzionale; b) determinare con cura le azioni sulle costruzioni rispetto alle quali esse devono garantire un adeguato livello di resistenza, secondo i più recenti criteri di progettazione basati su un approccio probabilistico dell'affidabilità strutturale; c) scegliere il modello strutturale più adeguato e i metodi di analisi (lineari e non lineari) più opportuni per valutare le sollecitazioni massime alle quali le strutture sono soggette in conseguenza delle azioni su di esse agenti; d) determinare accuratamente le proprietà meccaniche più importanti dei materiali da costruzione più comuni (calcestruzzo, acciaio dolce, acciaio ad alta resistenza, acciaio da carpenteria metallica), utili per una corretta progettazione dell'organismo strutturale, tenendo debito conto delle inevitabili incertezze di cui sono affette per garantire un adeguato margine di sicurezza; e) progettare e verificare le membrature di strutture in cemento armato e le membrature e i collegamenti di strutture in acciaio, garantendo al contempo funzionalità e resistenza, nel rispetto dei più moderni criteri semi-probabilistici basati sulla verifica agli stati limite (di esercizio e ultimi); f) tenere conto nella progettazione delle strutture in cemento armato e in acciaio delle risorse di resistenza dovute alla duttilità dei materiali da costruzione, secondo i più recenti criteri di progettazione delle strutture soggette al sisma. ​​​​​​​

Learning Goals

The aim of the course Structural Engineering is to provide the students with the knowledge and basic methodologies for the design and verification of simple structures realized with typical materials of the Civil Engineering field (reinforced concrete and steel). Theoretical concepts, acquired in the courses of Structural Mechanics, will be integrated by making them more applicable to real structural problems. The course aims to provide students with concepts for the understanding of complex structural systems (buildings, bridges), which will be object of future specific courses. The proposed contents are in line with the evolution of the National and European building codes. At the end of the course, the student will be able to apply the acquired knowledge and the understanding of the basic principles in order to a) identify the main structural system in a structure, and distinguish it from the non-structural components, having instead a mere architectural function; b) determine the actions in a structure, which should guarantee an appropriate level of strength according to the recent design criteria based on the probabilistic framework; c) select the most appropriate structural model and structural analysis type (linear versus nonlinear); d) determine the most important mechanical properties of the most commonly used materials (concrete, steel, high-strength steel, structural steel), useful for an appropriate design of the structure, accounting for the unavoidable randomness to guarantee an adequate safety margin; e) design and verify the structural members in reinforced concrete structures as well as the structural members and the joints in steel structures, guaranteeing both functionality and strength, complying with the modern semi-probabilistic ultimate limit states principles; f) account for the ductility of the reinforced concrete structures and steel structures, according to the modern design principles of structures subjected to seismic loads. The aim of the course Structural Engineering is to provide the students with the knowledge and basic methodologies for the design and verification of simple structures realized with typical materials of the Civil Engineering field (reinforced concrete and steel). Theoretical concepts, acquired in the courses of Structural Mechanics, will be integrated by making them more applicable to real structural problems. The course aims to provide students with concepts for the understanding of complex structural systems (buildings, bridges), which will be object of future specific courses. The proposed contents are in line with the evolution of the National and European building codes.

Metodi didattici

Il corso viene erogato mediante lezioni frontali (24 ore) ed esercitazioni in aula (24 ore). Le lezioni frontali sono svolte con l'ausilio di computer, proiettando su schermo gli appunti in PowerPoint relativi all'argomento trattato. Alla fine della lezione tali appunti vengono forniti agli studenti, essendo utili come guida per lo studio a casa. Le esercitazioni vengono svolte dal docente su alcuni esempi fondamentali e successivamente dagli studenti sotto la guida del docente. Esse rappresentano un momento fondamentale di interazione e di partecipazione nel quale è incoraggiato il lavoro di gruppo e il confronto tra i risultati ottenuti. Nel corso delle esercitazioni gli studenti vengono chiamati a turno per illustrare i risultati ottenuti in modo da stimolare la loro capacità di formulare soluzioni elaborate in autonomia o in gruppo, da acquisire dimestichezza con la presentazione dei loro risultati e da affinare la loro capacità di espressione utilizzando un linguaggio rigoroso. Il confronto tra gli studenti è volto alla loro complessiva maturazione, che va oltre il mero apprendimento della disciplina.

Teaching Methods

The course is held through oral lectures (24 hours) accompanied by seminars and exercises (24 hours). Oral lectures are held through computer, by projecting slides in PowerPoint related to the topics. At the end of each lecture, the slides are distributed among the students, and are a useful reference for homework. Exercises are performed by the Professor through fundamental examples and, afterwards, by students under the supervision of the Professor. This is a fundamental learning step for interaction and participation, wherein team working is encouraged. During these exercises, students are examined to illustrate the results achieved, so as to trigger their critical capacity to formulate elaborated solutions based on their own work as well as in teams. Critical comparison among students is constructive to their overall maturation and learning.

Prerequisiti

Conoscenze di Analisi Matematica (concetti di limite, derivata, integrale, equazioni differenziali), conoscenze di Fisica (concetti di forza, attrito, resistenza), conoscenze di Meccanica Razionale (equilibrio di forze, tensioni, deformazioni), conoscenze di Scienza delle Costruzioni (equazioni di equilibrio e di congruenza per i mezzi continui, equazioni costitutive dei materiali, criteri di resistenza dei materiali duttili e fragili, stabilità dell’equilibrio, risoluzione di sistemi isostatici, metodo delle forze e delle deformazioni per la risoluzione di sistemi iperstatici). ​​​​​​​

Prerequisites

​​​​​​​Mathematics concepts (limit, derivative, integral, differential equations), physics concepts (force, friction, resistance), rational mechanics concepts (equilibrium of forces, stresses, deformation), structural mechanics concepts (equilibrium and compatibility of continua, constitutive equations of materials, strength criteria for ductile and brittle materials, stability of equilibrium, statically determinate systems, statically indeterminate systems).

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento è effettuata attraverso un esame che consta di una prova scritta e di una prova orale. La prova scritta è relativa sia alla verifica dell'apprendimento delle nozioni teoriche impartite durante il corso sia alla risoluzione di alcuni problemi di progetto/verifica che coinvolgono le strutture in cemento armato e/o in acciaio. Alla fine del corso viene fornito un elenco di tutti i possibili argomenti che saranno oggetto di verifica teorica. La prova prevede di sviluppare uno degli argomenti che viene estratto a sorte tra quelli indicati, oltre che un quesito di carattere più applicativo. La prova scritta consente di valutare l'allievo sia per le conoscenze acquisite sui contenuti teorici, sia per quanto riguarda le sue capacità di affrontare un problema reale di progetto/verifica. La valutazione complessiva viene formulata in trentesimi. L'eventuale prova orale si svolge dopo pochi giorni dalla prova scritta e su espressa richiesta dell'allievo, che in tal modo può dimostrare meglio il suo grado di preparazione, l'approfondimento degli argomenti e la capacità di collegare le diverse parti del programma. Durante la prova orale sono altresì oggetto di valutazione il rigore metodologico e la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti. In tal modo la valutazione finale viene riformulata tenendo conto complessivamente della prova scritta e della prova orale.

Assessment

Verification of learning is carried out through an exam consisting of a written test and an oral test. The written test concerns the verification of the learning of theoretical concepts of the course and the solution of some design/verification problems involving reinforced concrete structures and/or steel structures. At the end of the course, a list of all possible topics that will be subject to verification is provided. The test involves developing one of the topics among some selected subjects. The written test allows the Professor to assess the student both for the theoretical knowledge and for his/her ability to face a real design/verification problem. The overall evaluation is formulated in units over 30. The oral test (optional) takes place a few days after the written test and is explicitly requested by the student, who in this way can better demonstrate his/her degree of preparation, the deepening of the topics and the ability to connect different parts of the course program. During the oral exam, methodological rigor and the language confidence in the presentation of the topics are also evaluated. In this way, the final evaluation is reformulated taking into account the written test and the oral test.

Programma del Corso

PARTE PRIMA - SICUREZZA E AZIONI 1. La sicurezza e l'affidabilità strutturale 1.a. Approccio probabilistico alla valutazione della sicurezza 1.b. Variabili aleatorie e distribuzione di probabilità 1.c. Metodi probabilistici di livello III e II 1.d. Metodi di affidabilità normativi: Metodi semi-probabilistici (livello I) 2. Le azioni sulle costruzioni 2.a. Carichi permanenti e imposti 2.b. Carichi da neve, da vento, variazioni termiche 2.c. Combinazione delle azioni 2.d. Cenno alle azioni sismiche 3. Richiami di analisi strutturale PARTE SECONDA - COSTRUZIONI IN CEMENTO ARMATO 4. I materiali da costruzione 4.a. Comportamento del calcestruzzo 4.b. Effetti della temperatura, ritiro e viscosità del calcestruzzo 4.c. Legami costitutivi pluriassiali del calcestruzzo 4.d. Comportamento dell'acciaio di armatura 4.e. Aderenza acciaio-calcestruzzo: modello fisico e teorico 5. Calcolo elastico e stato limite di esercizio 5.a. Materiali e ipotesi di calcolo 5.b. Calcolo delle tensioni in condizioni di esercizio 5.c. Verifica delle sezioni soggette a flessione semplice e composta con piccola e grande eccentricità 5.d. Limitazione delle tensioni 5.e. Stato limite di fessurazione 5.f. Calcolo dell'apertura delle fessure 5.g. Stato limite di deformazione 5.h. Calcolo delle frecce 6. Stato limite ultimo per flessione e pressoflessione 6.a. Legami costitutivi del calcestruzzo e dell'acciaio 6.b. Sezioni soggette a tensioni normali 6.c. Comportamento della sezione inflessa: metodo dello stress block, legame parabola rettangolo ed elasto-plastico del calcestruzzo 6.d. Comportamento della sezione inflessa: legame elastico-incrudente dell'acciaio 6.e. Comportamento della sezione pressoinflessa 6.f. Domini di pressoflessione retta su sezioni ad armatura doppia simmetrica e non simmetrica 6.g. Sezione circolare 6.h. Verifiche in pressoflessione deviata 7. Stato limite ultimo per taglio 7.a. Trattazione elastica 7.b. Travi senza armatura a taglio 7.c. Travi armate a taglio: meccanismo di Ritter-Mörsch 7.d. Travi armate a taglio: meccanismo a inclinazione variabile 7.e. Verifica della sezione e progetto delle armature 7.f. Traslazione del momento flettente 8. Stato limite ultimo per torsione 8.a. Modello a traliccio spaziale 8.b. Verifica della sezione e progetto delle armature 8.c. Sollecitazioni composte 9. Applicazioni progettuali 9.a. Progetto di un solaio in latero-cemento 9.b. Progetto di una travata in calcestruzzo armato 9.c. Progetto di una pilastro in calcestruzzo armato PARTE TERZA - COSTRUZIONI IN ACCIAIO 10. Il materiale acciaio delle strutture metalliche 10.a. Le principali caratteristiche dell'acciaio da carpenteria metallica 10.b. Processi di lavorazione, trattamenti termici 10.c. I prodotti in commercio 10.d. Le imperfezioni meccaniche e geometriche 11. Classificazione delle sezioni trasversali 11.a. L'influenza dei fenomeni di instabilità 11.b. Classificazione dei profili secondo le NTC 12. Elementi in acciaio soggetti a trazione 13. Elementi in acciaio soggetti a compressione 13.a. La resistenza: verifiche secondo le NTC 14. Elementi in acciaio soggetti a flessione 14.a. Deformabilità, sensibilità alle vibrazioni, resistenza, stabilità 15. Elementi in acciaio soggetti a presso-flessione e a forze trasversali 15.a. Verifiche di resistenza e stabilità di elementi soggetti a pressoflessione 16. Unioni bullonate e unioni saldate 16.a. Generalità delle unioni bullonate: unioni a taglio, a trazione e a taglio e trazione 16.b. Generalità e classificazione delle unioni saldate 16.c. Le sollecitazioni nelle unioni saldate: trazione, flessione e taglio, torsione e taglio 16.d. Resistenza e verifiche secondo le NTC delle unioni saldate 17. Applicazioni progettuali 17.a. Progetto di un solaio in lamiera grecata 17.b. Progetto di elementi strutturali di un edificio in acciaio “pendolare” e verifiche di deformabilità 17.c. Progetto e verifica di unioni bullonate del tipo “a squadretta”

Course Syllabus

FIRST PART – Safety and actions 1. Safety and structural reliability 1.a. Probabilistic approach for the safety evaluation 1.b. Random variables and probability distribution 1.c. Limit state and collapse functions 1.d. Probabilistic methods of level III and II 1.e. Reliability methods based on building codes: semi-probabilistic methods (level I) 2. Actions on structures 2.a. Permenanent and variable loads 2.b. Snow, wind and thermal loads 2.c. Combinations of loads 2.d. Seismic actions (fundamentals) 3. Basics of structural analysis SECOND PART – Reinforced concrete structures 4. Construction materials in reinforced concrete structures 4.a. Concrete behavior 4.b. Effects of temperature, shrinkage, viscosity of concrete 4.c. Multiaxial constitutive models for concrete 4.d. Steel behavior 4.e. Bond between concrete and steel: physical and theoretical model 5. Elastic calculation and operating limit state on reinforced concrete structures 5.a. Materials and calculation assumptions 5.b. Stress calculation in operating conditions 5.c. Verification of sections under simple and combined bending action 5.d. Combined bending with small and large eccentricity 5.e. Limitation of stresses 5.f. Cracking limit state 5.g. Crack width control 5.h. Deformation limit state 5.i. Deflection calculation 6. Ultimate limit state for bending and axial-bending 6.a. Constitutive models for concrete and steel 6.b. Sections subjected to normal stresses 6.c. Behavior of the section under bending: stress-block model, parabola-rectangular model, and elasto-plastic model for concrete 6.d. Behavior of the section under bending: hardening behavior of steel 6.e. Behavior of the section under combined bending and axial force 6.f. Interaction domains (axial-bending) on sections with double-symmetric re-bars and non-symmetric re-bars 6.g. Circular section 6.h. Verifications in biaxial bending 7. Ultimate limit state for shear 7.a. Elastic models 7.b. Beams without stirrups 7.c. Beams with stirrups: Ritter-Mörsch model 7.d. Beams with stirrups: variable strut inclination model 7.e. Design and analysis of the section, and design of the transverse reinforcement 7.f. Translation of bending moment 8. Ultimate limit state for torsion 8.a. Spatial truss model 8.b. Section verification and design of reinforcement 8.c. Combined actions 9. Design applications 9.a. Design of a reinforced concrete slab 9.b. Design of a reinforced concrete beam 9.c. Design of a reinforced concrete column THIRD PART – Steel structures 10. Steel material and steel structures 10.a. Main characteristics of steel 10.b. Manufacturing process, and thermal tretments 10.c. Markets products and sections 10.d. Geometric and mechanical imperfections 11. Classification of steel sections 11.a. Influence of buckling 11.b. Classification of sections according to Italian Building Code 12. Steel elements subjected to traction 13. Steel elements subjected to compression 13.a. Strength and verification according to Italian Building Code 14. Steel elements subjected to bending 14.a. Deformability, sensitivity to vibration, strength and stability 15. Steel elements subjected to combined axial-bending 15.a. Analysis and design of elements subjected to combined axial bending 16. Bolted and welded connections 16.a. Generality of bolted connections 16.b. Generality and classification of welded connections 16.c. Actions on welded connections: traction, bending and shear, torsion and shear 16.d. Strength and verification of welded connections according to Italian Building Code 17. Design applications 17.a. Design of a corrugated sheet slab 17.b. Design of structural elements of a steel building with hinged scheme and deformability verifications 17.c. Design and verification of bolted connections of “bracketed” type

Testi di riferimento: Alla fine di ogni lezione vengono forniti agli studenti gli appunti relativi agli argomenti svolti. Durante le esercitazioni sono forniti inoltre appunti che raccolgono gli esempi svolti. Gli argomenti affrontati nel corso sono trattati su molti libri di testo, utili anche ad approfondire e ampliare la conoscenza della disciplina. Si consigliano i seguenti testi. - E. Cosenza, G. Manfredi, M. Pecce, Strutture in cemento armato - Basi della progettazione, Terza edizione, Editrice Hoepli, 2019. - M. Mezzina, Fondamenti di tecnica delle costruzioni, Prima edizione, Editrice Città Studi, 2013. - C. Bernuzzi, Progetto e verifica delle strutture in acciaio, Seconda edizione, Editrice Hoepli, 2018.

Elenco delle unità didattiche costituenti l'insegnamento

Docente: DARIO DE DOMENICO

Orario di Ricevimento - DARIO DE DOMENICO

GiornoOra inizioOra fineLuogo
Venerdì 15:00 16:00Piattaforma Teams
Note: Si prega di contattare il docente all'indirizzo dario.dedomenico@unime.it per confermare il ricevimento.
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