L'insegnamento di Consolidamento di strutture costituisce parte integrante del percorso educativo degli allievi di Ingegneria Edile-Architettura, relativamente al tema degli edifici esistenti.

Gli allievi, dopo aver affrontato in altri insegnamenti gli aspetti legati al rilievo geometrico, materico e del degrado, possono approfondire le tematiche strutturali dell’edificato storico, individuando, in maniera critica, le più probabili cause del dissesto e le relative soluzioni di consolidamento.

Il corso è prevalentemente basato sulla presentazione di interventi realizzati o in corso di esecuzione, affinché lo studente possa trasferire le nozioni teoriche a casi reali, ispirandosi ai criteri del restauro conservativo, ossia il minimo intervento, la reversibilità, la compatibilità materica e formale ed il rispetto per la costruzione esistente.

Agli aspetti progettuali si affiancano quelli di calcolo numerico e modellazione ad elementi finiti, con particolare riferimento alle vigenti normative in materia di sismica.

Al termine del percorso formativo di questo insegnamento, lo studente conosce i principali aspetti relativi alle tecniche di recupero di strutture di diverso materiale; è in grado applicare la maggior parte delle tecniche di recupero a strutture di diverso materiale e di eseguire misure in sito ed in laboratorio.

Risultati di apprendimento dettagliati:

DD1) Conoscenza e comprensione

Lo studente è in grado di analizzare le componenti materiche della struttura (muratura, legno, calcestruzzo), conoscendo il comportamento meccanico di ciascuna di esse quando sollecitate da azioni di diversa natura.

DD2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente:

- è in grado di applicare e sviluppare soluzioni progettuali per il consolidamento strutturale, in risposta a sollecitazioni di tipo statico e di tipo sismico;

- è in grado di condurre verifiche strutturali di un edificio esistente (murature,fondazioni, travi, capriate, volte etc…), in accordo con le vigenti normative;

- è in grado di implementare modelli numerici ad elementi finiti, mediante appositi software di calcolo.

DD3) Autonomia di giudizio

Lo studente:

- è in grado di osservare in maniera critica gli aspetti strutturali di un edificio storico;

- è in grado di individuare le possibili cause di dissesto strutturale, analizzando il quadro fessurativo ed interpretandolo.

I crolli e gli incendi di cui i media hanno dato recente testimonianza, i ripetuti eventi sismici, le esplosioni, le frane, le valanghe e le inondazioni, assieme agli errori umani di progettazione, di esecuzione e di utilizzo, rappresentano temi sui quali confrontarci, per capire, per prevenire e, da ultimo, per porre rimedio.

Nel corso si parlerà quindi delle cause dei dissesti e della loro prevedibilità; ci si confronterà sulla affidabilità delle strutture e sulle modalità di consolidamento e restauro; si  tratteranno temi che vanno dagli eventi recenti ai crolli antichi, alle tecniche moderne di messa in sicurezza provvisionale.

Il corso intende occuparsi di consolidamento e di miglioramento strutturale di edifici esistenti, sia antichi che recenti. Si affronterà pertanto il tema delle costruzioni in muratura e legno e quello delle strutture in cemento armato. Dopo una introduzione sul tema della diagnostica, si affronteranno le principali patologie del costruito e, conseguentemente, le più diffuse metodiche di intervento. Il corso comprende l'illustrazione di numerosi casi di edifici storici già consolidati, dalla fase di acquisizione dei dati a quella di progetto e di direzione lavori. Verranno fornite indicazioni sul tema della normativa in vigore e sul tema dell’adeguamento sismico. Verranno inoltre fornite istruzioni sull'impiego di un software di calcolo strutturale agli elementi finiti SAP2000. 

Il programma del corso si articola sui seguenti punti:

1) danneggiamento e diagnostica degli edifici

         a)  Tipologie dei dissesti delle costruzioni - perdite di livello, cedimenti, fuoripiombo e anomalie geometriche - lesioni e fessure  - meccanismi di collasso - cinematismi- perdita di resistenza diffusa del materiale

         b)  Strumenti per il monitoraggio dello stato di conservazione - indagine storica - metodi di controllo geometrico: livello, fotogrammetria, laser-scanner - metodi di controllo di lesioni - metodi di rilievo dello stato tensionale e delle proprietà meccaniche dei materiali: prove in situ, prove di laboratorio, prove non-distruttive, semi-distruttive e distruttive - procve di identificazione dinamica

         c) definizione dello stato di danno e individuazione delle cause

2) Metodi di riabilitazione e consolidamento strutturale di edifici esistenti (pareti, solai, archi, volte e cupole, coperture)

         a) Materiali e Tecniche - caratteristiche dei materiali da consolidamento tradizionali - materiali innovativi per il   consolidamento - tecniche di sostituzione, integrazione e protesi

         b) riabilitazione di strutture lignee - tecniche di integrazione con altre strutture lignee o metalliche - tecniche di protesi di elementi di trave - tecniche di protesi per capriate

         c) riabilitazione di strutture murarie - tecniche per la risarcitura di fessure - tecniche per il placcaggio di pareti - iniezioni armate, tiranti attivi e passivi - cerchiature - aperture di vani e architravi - consolidamento di volte e cupole

         d) riabilitazione di strutture in cemento armato - rinforzo di elementi pilastro, cerchiature - rinforzo di elementi trave a flessione e taglio - utilizzo di materiali fibrorinforzati

3) consolidamento delle fondazioni

         a) riabilitazione per sottomurazione e allargamento della base fondale - esecuzione di sottomurazioni – messa in forza di nuove fondazioni

         b) riabilitazione con micropali e pali - Problemi esecutivi dei micropali - messa in carico e diffusione degli sforzi

         c) consolidamento del terreno - utilizzo di iniezioni consolidanti.

Per frequentare con efficacia l'insegnamento si consigliano competenze riguardo al comportamento strutturale degli edifici.

In riferimento alle modalità di valutazione sono previste le seguenti prove sia per studenti frequantanti sia per studenti non-frequentanti:

Prova scritta
• domande di carattere teorico a risposta aperta sugli argomenti del corso e disponibili in bibliografia e trattati a lezione

Esame orale
• domande di carattere teorico sugli argomenti del corso

Presentazione orale
• presentazione (di gruppo o individuale) di attività sviluppate nell'ambito del corso.

Viene richiesto agli studenti di sviluppare in modo autonomo (o singolarmente o a coppie) una esercitazione che ha per oggetto alcune proposte progettuali e migliorative relative al progetto di consolidamento strutturale di un edificio storico.

Viene richiesta la seguente documentazione che verrà illustrata dallo studente in sede d'esame:

- Una relazione illustrativa 

- Elaborati grafici

Agli studenti non frequentanti vengono richiesti i contenuti riportati in bibliografia e messi a disposizione dal docente.

articoli disponibili sul sito del docente www.jurina.it Note: All'inizio del corso verra' indicata una selezione di articoli tra quelli disponibili