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    Francesco D'Assisi RICCIARDELLI

    Insegnamento di FONDAMENTI DI TECNICA DELLE COSTRUZIONI

    Corso di laurea in INGEGNERIA CIVILE - EDILE - AMBIENTALE

    SSD: ICAR/09

    CFU: 9,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 72,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    Italiano

    Contenuti

    Metodi per la valutazione della sicurezza strutturale.
    Analisi strutturale.
    Statica del cemento armato.

    Testi di riferimento

    - Ghersi – Il cemento armato – II edizione, Flaccovio.
    - Cosenza, Manfredi, Pecce – Strutture in cemento armato – Hoepli.

    Obiettivi formativi

    L'insegnamento si prefigge lo scopo di fornire al laureato che si immette nel mercato del lavoro le conoscenze necessarie a progettare semplici strutture in calcestruzzo armato, a dirigerne la realizzazione, e a valutarne le prestazione ai sensi delle vigenti NTC 2018. Al laureato che prosegue gli studi in un corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile, l'insegnamento si prefigge di fornire gli elementi di base necessari ad affrontare insegnamenti successivi nell'area dell'Ingegneria Strutturale, ed in particolare insegnamenti quali "Costruzioni in zona sismica", "Progetto di strutture", "Teoria e progetto dei ponti". In tal senso l'insegnamento è da intendersi come lo snodo tra le discipline di base nell'ambito dell'Ingegneria delle Strutture, quali la Meccanica Razionale e la Scienza dele Costruzioni, e quelle applicative, proprie dei corsi di Laurea Magistrale.
    Gli obiettivi formativi dell'insegnamento sono raggiunti se lo studente è in grado di:
    - comprendere e descrivere in maniera sintetica il comportamento delle principali tipologie strutturali;
    - discernere e descrivere i diversi criteri per la valutazione della sicurezza strutturale, nonché applicare i principali di essi a semplici strutture piane composte da aste;
    - descrivere il quadro nazionale ed internazionale relativo alle normative sulle costruzioni civili;
    - applicare le NTC 2018 a semplici strutture intelaiate in calcestruzzo armato;
    - comprendere il comportamento e risolvere sistemi di aste piani iperstatici, valutandone i diagrammi delle sollecitazioni e degli spostamenti;
    - illustrare ed applicare a semplici esempi le procedure utilizzate sai software di calcolo automatico delle strutture;
    - eseguire le verifiche nei confronti dei principali Stati Limite Ultimi e Stati Limite di Esercizio di strutture in calcestruzzo armato;
    - eseguire il progetto di semplici strutture e/o elementi strutturali in calcestruzzo armato, quale un solaio latero-cementizio ed un telaio multipiano.

    Prerequisiti

    Contenuti degli insegnamenti delle Matematiche, della Fisica, del Disegno, della Statica e della Scienza delle Costruzioni.

    MATEMATICHE
    - Nozione di derivata e suo utilizzo
    - Studio di funzioni reali di variabile reale
    - Integrazione definita e indefinita
    - Sistemi di equazioni lineari: proprietà e soluzione
    - Algebra delle matrici
    - Elementi di Statistica: momenti e distribuzioni di variabili aleatorie

    FISICA
    - Nozione di grandezza fisica ed analisi dimensionale
    - Unità di misura e Sistema Internazionale; multipli e sottomultipli

    DISEGNO
    - Nozioni di pianta, prospetto e sezione
    - I particolari
    - Scale di rappresentazione grafica
    - Tipi di linea e loro utilizzo

    STATICA
    - Geometria delle masse: baricentro, momenti statici, momenti di inerzia, assi principali
    - Equazioni cardinali della statica

    SCIENZA DELLE COSTRUZIONI
    - Analisi dello stato di deformazione del continuo tridimensionale: componenti di deformazione, il tensore di deformazione, nozione di congruenza
    - Analisi dello stato di tensione del continuo tridimensionale: componenti di tensione, il tensore di sforzo, equazioni indefinite dell'equilibrio, i cerchi di Mohr
    - Il legame costitutivo elastico lineare: legge di Hooke, costanti elastiche, equazioni di legame costitutivo elastico lineare nel continuo tridimensionale
    - L'energia elastica di deformazione
    - Risoluzione di strutture isostatiche piane: reazioni vincolari, diagrammi delle sollecitazioni e diagrammi degli spostamenti
    - Nozione di iperstaticità e sua valutazione
    - La teoria di de Saint Venant: sforzo normale, flessione semplice, pressoflessione, taglio, torsione

    Metodologie didattiche

    Lezioni teoriche frontali con utilizzo della lavagna.
    Lezioni applicative con svolgimento di esercizi numerici alla lavagna.
    Esercitazioni volte alla giuda dello studente nello svolgimento dei Progetti assegnati.

    Metodi di valutazione

    Esame orale con discussione degli elaborati progettuali.

    Altre informazioni

    A partire dalla 5a - 6a settimana, all'orario ufficiale stabilito dal calendario delle lezioni si aggiungerà un ulteriore incontro settimanale volto alla discussione e correzione dei Progetti assegnati agli studenti. Questo è inteso, in affiancamento al ricevimento individuale, come un momento di discussione collegiale dei problemi incontrati nelle applicazioni. La sua maggiore efficacia è da ricondursi alla possibilità di confronto tra gli studenti, oltre che col docente, e alla possibilità di fornire ulteriori chiarimenti sugli argomenti che hanno suscitato maggiori difficoltà di apprendimento nella classe.
    Questo incontro settimanale verrà esteso per alcune settimane oltre la fine delle lezioni ufficiali, al fine di fornire assistenza agli studenti nel completamento degli eleborati progettuali e nello studio individuale per la preparazione dell'esame.

    Programma del corso

    SICUREZZA STRUTTURALE
    Il criterio della crisi puntuale ed il metodo delle tensioni ammissibili. L’analisi ultima delle strutture ed il calcolo a rottura. Approccio deterministico e probabilistico alla sicurezza strutturale. Metodi probabilistici di I, II, III e IV livello. Il metodo semiprobabilistico agli stati limite.

    ANALISI STRUTTURALE
    Strutture isostatiche ed iperstatiche. Condizioni di equilibrio e di congruenza. Metodi delle forze e degli spostamenti. Scrittura diretta delle equazioni di congruenza. Scrittura diretta delle equazioni di equilibrio. Metodi iterativi di rilassamento ed irrigidimento. Il metodo di Cross per i telai a nodi fissi e spostabili. Metodi matriciali. Matrice di rigidezza dell’asta. Assemblaggio. Vincoli esterni e vincoli interni. Calcolo delle caratteristiche. Cenni al metodo degli elementi finiti.

    STATICA DEL CEMENTO ARMATO
    I materiali di base ed il cemento armato. Calcestruzzo: composizione e proprietà chimico fisiche, comportamento meccanico di elementi in calcestruzzo. Acciaio: composizione e proprietà chimico fisiche, comportamento meccanico delle barre di acciaio. Cemento armato: composizione, aderenza, ritiro, viscosità.
    Il metodo delle Tensioni Ammissibili per gli elementi in cemento armato. Sforzo normale centrato. Flessione semplice retta. Progetto e verifica della sezione rettangolare. Progetto e verifica della sezione a T. Pressoflessione retta. Progetto e verifica della sezione rettangolare. Distribuzione delle armature. Taglio. Il traliccio di Ritter-Morsch. Calcolo delle sollecitazioni nel calcestruzzo e progetto delle armature.
    Comportamento ultimo di elementi in Cemento Armato. Pilastri, tiranti, travi inflesse. Comportamento duttile e fragile. Strutture isostatiche ed iperstatiche.
    Gli Stati Limite ultimi nelle strutture in cemento armato. Sezioni inflesse. Sezioni presso-inflesse e tenso-inflesse. Regioni di rottura. Comportamento duttile e comportamento fragile. Progetto e verifica della sezione rettangolare. Progetto e verifica della sezione a T. Domini di resistenza. Elementi soggetti a taglio. Il traliccio di Ritter-Morsch iperstatico. Verifiche del calcestruzzo e delle armature. Elementi soggetti a torsione. Verifiche del calcestruzzo e delle armature.
    Gli Stati Limite di esercizio nelle strutture in cemento armato. Lo stato limite di deformazione. Calcolo lineare e non lineare delle deformazioni. Stato limite di fessurazione. Decompressione. Prima fessurazione. Apertura controllata delle fessure.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Structural safety.
    Structural analysis.
    Reinforced concrete structures.

    Textbook

    - Ghersi – Il cemento armato – II edizione, Flaccovio.
    - Cosenza, Manfredi, Pecce – Strutture in cemento armato – Hoepli.

    Training objectives

    Provide fundamental tools for the design of reinforced concrete structures.

    Prerequisite

    Structural mechanics.

    Teaching methods

    Theory and application classes, with discussion of the team work.

    Evaluation methods

    Oral exam including discussion of the team work.

    Course Syllabus

    STRUCTURAL SAFETY
    Point crisis criterion and the allowable stress method. Collapse analysis and limit design. Deterministic and probabilistic approach to structural safety. Probabilistic methods of 1st, 2nd, 3dr and 4th level. Semi-probabilistic limit state design method.

    STRUCTURAL ANALYSIS
    Determinate and redundant structures. Equilibrium and compatibility equations. Force and displacement methods for redundant structures. Direct solution of compatibility equations. Direct solution of equilibrium equations. Iterative methods. Method of Hardy-Cross for continuous beams and for 2D frames. Matrix methods. Stiffness matrix of a 2D beam. Assembling of the stiffness matrix of a structure. External and internal constrains. Stress evaluation. Fundamentals of the Finite Element Method.

    REINFORCED CONCRETE STRUCTURES
    Properties of concrete and steel. Concrete: composition, physical and chemical characteristics, behaviour of concrete element. Steel: composition, physical and chemical characteristics, behaviour of rebars. Reinforced concrete: composition, bond, shrinkage, creep.
    Application of the allowable stress method to R/C structures. Compression and tension. Bending: rectangular and T sections. Bending with compression: rectangular section. Placement of rebars. Shear.
    Ultimate behaviour of R/C members: columns, tendons, beams in flexure. Ductility. Determinate and redundant structures.
    Ultimate limit states for R/C members. Members in bending. Members with bending and axial force. Interaction diagrams. Fragile and ductile behaviour. Design and assessment of rectangular and T sections. Members with shear: Ritter-Morsch’s truss method, evaluation of concrete and rebar stresses. Elements in torsion: evaluation of concrete and rebar stresses.
    Serviceability limit states for R/C members. Deformation limit state. Linear and non-linear evaluation of deformations. Cracking limit states: decompression, cracking and crack opening limit states.

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