L’obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti le competenze strutturali di base per verificare una struttura realizzata in calcestruzzo armato o in acciaio, secondo le normative progettuali correnti. Il corso si pone l’obiettivo inoltre di permettere agli studenti di individuare i meccanismi resistenti dei principali elementi strutturali e di acquisire la necessaria sensibilità sul pre-dimensionamento e la concezione strutturale di edifici semplici.

Al termine del percorso formativo di questo insegnamento, lo studente conosce, in modo approfondito, le problematiche e le metodologie di sviluppo del progetto, con riferimento all’uso degli elementi strutturali quali acciaio e calcestruzzo armato; è in grado di impostare un progetto strutturale facendo uso dell’acciaio e del calcestruzzo armato; possiede capacità comunicative che gli consentono di argomentare le ragioni delle proprie scelte.

Risultati di apprendimento dettagliati:

DD1) Conoscenza e comprensione

- Conoscenza dei principali metodi di analisi strutturale (al primo e al secondo ordine);

- capacità di impostare lo schema strutturale di un edificio partendo dal progetto architettonico dello stesso;

- capacità di definire gli opportuni schemi statici che competono ai differenti elementi strutturali, sulla base dello schema adottato;

- capacità di individuare ed analizzare i principali meccanismi resistenti degli elementi strutturali (flessione, taglio, presso-flessione, instabilità, torsione).

DD2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione

- Applicazione delle conoscenze elencate a un edificio di cui sono noti i dati architettonici;

- applicazione dei principali metodi di analisi strutturale (al primo e al secondo ordine) per poter analizzare gli elementi strutturali secondo le opportune combinazioni di carico che permettano di definire le condizioni maggiormente gravose;

- effettuazione degli opportuni pre-dimensionamenti dei principali elementi strutturali (travi, pilastri, solai e controventi) ed sviluppo, per gli stessi, delle principali verifiche allo Stato Limite Ultimo (SLU) e allo Stato Limite di Esercizio (SLE). Tali dimensionamenti e verifiche fanno riferimento sia a strutture in carpenteria metallica sia a strutture in calcestruzzo armato.

DD3) Autonomia di giudizio

Capacità di selezionare autonomamente i più opportuni schemi statici e i materiali più adeguati per un dato problema strutturale.

DD4) Abilità comunicative

Capacità di presentare i risultati del laboratorio applicativo e di argomentare le decisioni prese, sia durante le revisioni, sia in presentazioni pubbliche.

ANALISI STRUTTURALE
Modello di trave. Calcolo di spostamenti di strutture isostatiche (Corollario di Mohr). Metodo delle forze: travi iperstatiche. Analisi di telai piani e spaziali. Telai a nodi fissi. Metodo degli spostamenti: telai a nodi spostabili. Calcolo delle azioni interne in presenza di cedimenti elastici ed anelastici e di distorsioni di natura termica e cinematica. Metodo misto: procedimento generale. Influenza delle deformazioni per taglio. Teoria del II ordine della trave tenso e presso–inflessa. Vari casi di travi pressoinflesse. Instabilità dei pilastri pressoinflessi. Analisi di instabilità dei telai. La trave su suolo elastico. La trave di fondazione. I graticci di travi. Il serbatoio cilindrico. Teoria flessionale delle piastre: modello cinematico. legame costitutivo – equilibrio - condizioni di vincolo. Piastre sottili rettangolari: soluzioni di Navier e di Levy. Teoria del II ordine piastre: esempio di instabilità piastra appoggiata. Esempi applicativi.

ELEMENTI STRUTTURALI IN ACCIAIO (FONDAMENTI)
Acciai da costruzione. La trave in acciaio. Le strutture reticolari in acciaio. I collegamenti: unioni bullonate e ad attrito. I collegamenti: unioni saldate. Esempi applicativi.

COMPLEMENTI DI ANALISI STRUTTURALE
Criteri di sicurezza strutturale. Modello di calcolo. Metodo semiprobabilistico agli stati limite. Analisi delle azioni.

ELEMENTI STRUTTURALI IN CALCESTRUZZO ARMATO
Caratteristiche meccaniche del calcestruzzo: comportamento uniassiale in presenza ed in assenza di confinamento laterale. Cenni sulla viscosità lineare: modelli reologici elementari, effetti strutturali della viscosità. Sezioni in c.a.: armature, aderenza ed ipotesi di calcolo. Pilastri in c.a.: esercizio e resistenza. Pilastri cerchiati. Effetti della viscosità. Effetti del ritiro. Stati di fessurazione. La fessurazione del tirante in c.a. Modelli per i calcoli di fessurazione. Sezione inflessa: calcolo elastico. Sezione inflessa: calcolo a rottura. Diagrammi Momento–curvatura. Armatura minima e flessione deviata. L’azione di taglio: il traliccio isostatico di Mörsh. Meccanismo a pettine: travi non armate trasversalmente. Altri contributi. Traslazione dei momenti. Il traliccio ad inclinazione variabile. Funzionamento ad arco e modelli di travi. Schemi equilibrati con puntoni e tiranti. Sezione pressoinflessa: calcolo elastico. Sezione pressoinflessa: calcolo a rottura. Verifiche di resistenza dei pilastri pressoinflessi: il metodo della colonna modello. Instabilità dei pilastri pressoinflessi. La torsione: modelli di calcolo per travi in c.a. La torsione: modelli evoluti e problemi di interazione.

L'esame prevede una prova orale. Per essere ammessi all’esame orale a cui si potrà accedere solo al termine delle lezioni dell'intero corso, è necessario avere superato:
- una prova scritta inerente la soluzione di un telaio con il metodo delle forze o degli spostamenti svolta in aula autonomamente (Prova A), il voto della prova scritta sarà espresso in lettere (A,B,C e D), il voto D corrisponde a prova non superata; gli studenti che avranno nella prova scritta un voto pari a C o C= non potranno raggiungere un voto globale dell’esame superiore a 27/30. Nella correzione dello scritto NON sarà considerato tutto ciò che risulta essere scritto in matita.
- l’analisi di una trave di fondazione con il modello di trave elastica su suolo elastico (Prova B) da svolgere individualmente e da consegnare e discutere durante l’orale;
- l’analisi al second’ordine di una struttura (Prova C) da svolgere individualmente e da consegnare e discutere durante l’orale;
- il progetto di una costruzione in calcestruzzo armato ed in acciaio, sviluppato nel Laboratorio di Costruzioni (Prova D). Gli elaborati del progetto dovranno essere corretti dal proprio assistente prima della prova orale e la copia corretta dovrà essere portata all’orale per una discussione.