Il corso affronta gli aspetti teorici e applicativi dell'Ingegneria Sismica, con l'obiettivo di fornire agli studenti le basi e gli strumenti operativi necessari per lo studio e la progettazione di edifici antisismici…
Scheda dell'insegnamento
Obiettivi formativi
Il corso affronta gli aspetti teorici e applicativi dell'Ingegneria Sismica, con l'obiettivo di fornire agli studenti le basi e gli strumenti operativi necessari per lo studio e la progettazione di edifici antisismici e per la verifica della vulnerabilità degli edifici esistenti (con particolare riferimento agli edifici in c.a. e agli edifici in Il corso affronta gli aspetti teorici e applicativi dell'Ingegneria Sismica, con l'obiettivo di fornire agli studenti le basi e gli strumenti operativi necessari per lo studio e la progettazione di edifici in presenza di azioni sismiche sia nei riguardi degli stati limite di esercizio che di eventi rari, con particolare riferimento agli edifici in c.a. Nell’ambito di un tema che risulta particolarmente articolato e complesso come questo, il corso si propone di fornire i criteri di base e gli elementi essenziali per affrontare il processo di valutazione dell'azione sismica di progetto, della concezione strutturale del sistema sismo-resistente, modellazione, analisi e verifica della struttura. La parte dedicata alle problematiche tecniche e progettuali è sistematicamente riferita al quadro normativo vigente (Norme Tecniche Italiane per le Costruzioni ed Eurocodice 8). Oltre alle lezioni frontali, il corso prevede esercitazioni ed applicazioni svolte in team-working, mirate alla acquisizione degli strumenti operativi per effettuare una modellazione strutturale e analisi sismica lineare di semplici edifici in c.a., in accordo alle normative vigenti.
Programma
1. Introduzione al problema della sicurezza sismica delle strutture(6h): Lezioni dei terremoti del passato. Meccanismi di collasso di edifici in muratura e c.a. 2. Cenni sugli aspetti geofisici dei terremoti (2h): Le cause dei terremoti. Dalla teoria della deriva dei continenti alla tettonica delle placche. Onde sismiche. Amplificazione locale. Le scale di misura dei terremoti. 3. Dinamica delle Strutture (20h): Principio di D’Alembert. Modellazione a parametri concentrati e distribuiti. Oscillazioni libere per un sistema 1gdl non smorzato. Dissipazione isteretica e viscosa. Oscillazioni libere per l’oscillatore semplice con smorzamento viscoso. Oscillazioni forzate per l’oscillatore semplice non smorzato: forzante a gradino e armonica. Equazione del moto per l’oscillatore semplice smorzato: forzante armonica, forza impulsiva, Integrale di Duhamel, moto sismico al piede. Valori spettrali di risposta e spettri in spostamento e pseudo-accelerazione. Dinamica di sistemi Ngdl. Analisi modale. Coordinate principali e modi principali di vibrare. Equazioni del moto. 4. Stati limite e azione sismica (18h): Quadro normativo. Il terremoto come processo aleatorio: vita nominale, periodo di riferimento, classi d’uso, probabilità di eccedenza. SL per la progettazione sismica e probabilità di superamento. Valutazione dell’azione sismica. La pericolosità sismica di base e risposta sismica locale. Spettro di progetto: spettri inelastici, filosofia di progettazione sismica, fattore di struttura. Accelerogrammi artificiali, simulati e registrati. Combinazione dell’azione sismica con le altre azioni. 5. Filosofia e criteri generali della progettazione antisismica (10h): Approccio multi-obiettivo e Conceptual Design. “Il Decalogo della progettazione antisismica”. Concezione strutturale: morfologia dell'edificio e della struttura, regolarità. Gerarchia delle resistenze. Criteri generali di progettazione. Elementi non strutturali ed impiantistici sensibili all’accelerazione assoluta. 6. Criteri di Modellazione e Metodi di analisi (10h): Modellazione strutturale. Metodi lineari e non lineari di analisi e verifica: analisi statica lineare; analisi dinamica lineare, analisi statica non lineare; analisi dinamica non lineare. Uso di programmi di calcolo automatico per la modellazione e il calcolo strutturale. 7. Progettazione sismo-resistente di edifici in c.a. (30h) Impostazione progettuale e modellazione. Elementi e meccanismi fragili/duttili. Criteri di verifica agli SLU. Materiali. Tipologie strutturali. Requisiti degli elementi di fondazione. Progetto e verifica degli elementi strutturali. Travi: sollecitazioni di calcolo, verifiche per meccanismi duttili e fragili (flessione, taglio), dettagli costruttivi. Pilastri: sollecitazioni di calcolo, verifiche, dettagli costruttivi. Nodi trave-pilastro: definizioni, meccanismi resistenti, dettagli costruttivi. Pareti: sollecitazioni di calcolo, verifiche, dettagli costruttivi. Elementi secondari ed elementi non strutturali. Modellazione numerica e calcolo automatico delle strutture; uso di programmi di calcolo per l'analisi lineare statica e lineare di un edificio intelaiato in c.a.
Sono richieste le conoscenze di base fornite dai corsi di Scienza delle Costruzioni e Tecnica delle Costruzioni per potere seguire proficuamente il corso, in particolare sono prerequisiti indispensabili: Legami costitutivi del calcestruzzo e dell’acciaio; Azioni sulle costruzioni e loro combinazioni, verifiche semi-probabilistiche agli SL, analisi e verifica delle sezioni in CA per flessione, sforzo normale e taglio.
Il corso prevede lezioni generali frontali, volte a fornire le basi teoriche del corso, e lezioni di esercitazione sia frontali che applicative svolte in team-working, dedicate ad attività di apprendimento (competenze). Le lezioni di esercitazione sono anche finalizzate all'apprendimento dell'approccio di base per l'analisi numerica delle strutture sotto azione sismica. La parte dedicata agli aspetti tecnici e progettuali è sistematicamente riferita al quadro dei codici sismici vigenti (Norme Tecniche Italiane per le Costruzioni ed Eurocodice 8 [1,2]).
Modalità d'esame
L'esame consiste in una prova orale di durata di circa 30 minuti, concernente sia gli argomenti trattati durante le lezioni teoriche, sia gli approfondimenti sviluppati durante le esercitazioni. Ulteriore elemento di valutazione è rappresentato dal tema applicativo sviluppato in team working durante le attività del corso, e completato con lo studio a casa. I requisiti minimi per il superamento dell’esame sono i seguenti: - Possedere in modo soddisfacente i concetti di base elencati in “Prerequisiti”. - Essere in grado di rispondere a una domanda su un argomento teorico fondamentale spiegato a lezione. - Conoscere il processo logico ed operativo necessario per eseguire la modellazione, analisi e verifica di un edificio in c.a. in zona sismica, ed essere in grado di argomentare il procedimento teorico con i necessari riferimenti normativi, tecnici ed algoritmici. Una buona valutazione nella verifica di apprendimento è riferita ad una buona conoscenza di tutti i temi trattati e ad una buona capacità di impostare il tema applicativo. Una ottima valutazione nella verifica di apprendimento è riferita ad una conoscenza approfondita dei temi trattati, capacità, chiarezza di esposizione e proprietà di linguaggio, una ottima capacità di impostare il tema applicativo.
Testi di riferimento
Normativa tecnica italiana vigente. Libro: progettazione sismo-resistente di edifici in cemento armato; a cura di: Mezzina M, Raffaele D.,, Uva G., Marano G. Slide delle lezioni. Web app per la simulazione interattiva dei sistemi dinamici ( https://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physic).
Codice insegnamento P765599512