Obiettivi Formativi

Il corso ha come obiettivo la formazione di tecnici in grado di progettare elementi costruttivi di base per la realizzazione di costruzioni in acciaio ed in cemento armato.

Learning Goals

The course aims to provide the basic knowledge in order to design structural members in reinforced concrete and steel.

Metodi didattici

Lezioni frontali (36 ore) ed esercitazioni in aula (24 ore)

Teaching Methods

Lectures (36 hours) and class excercises (24 hours)

Prerequisiti

Per sostenere l'esame lo studente deve avere acquisito i contenuti dei corsi di Meccanica Razionale e Scienza delle Costruzioni.

Prerequisites

Basic knowledge in Rational Mechanics and Structural Mechanics

Verifiche dell'apprendimento

Esame finale che consiste in una prova scritta su argomenti teorici ed applicativi. La prova orale è facoltativa, avente lo scopo di migliorare la valutazione della prova scritta.

Assessment

Final examination consisting in a written test on theoretical and applied topics. The oral exam is optional, in order to improve the evaluation of the written test

Programma del Corso

TEORIA 1. La sicurezza strutturale a. Richiami elementi di teoria della probabilità b. Metodo delle tensioni ammissibili c. Analisi limite d. Probabilità di insuccesso: definizioni e calcolo e. Coefficienti di sicurezza f. Metodi probabilistici di secondo livello g. First Order Second Moment Method h. Advanced First Order Second Moment Method i. Metodo semi-probabilistico agli stati limite 2. Le basi della progettazione strutturale a. Requisiti di base delle strutture b. Progettazione con il metodo degli stati limite c. Azioni: classificazione, determinazione, combinazioni di carico d. Carichi da neve, da vento, azione della temperatura 3. La plasticità a. Comportamento elasto-plastico dei materiali da costruzione b. Plasticizzazione di sezioni soggette a flessione pura c. Curve di interazione per flessione composta d. Legame momento-curvatura e. Cerniera plastica f. Analisi evolutiva elasto-plastica 4. Le costruzioni metalliche a. Generalità sugli acciai da carpenteria metallica: prodotti, classificazione e prescrizioni normative b. Sistemi strutturali: edifici monopiano e multipiano c. Modelli di calcolo d. Verifiche di resistenza di elementi soggetti a trazione, compressione, flessione, presso- (o tenso-) flessione retta, presso- (o tenso-) flessione composta, taglio, flessione e taglio, taglio-torsione e. Verifiche agli stati limite di esercizio (spostamenti) f. Verifiche di stabilità allo SLU: modalità di collasso di aste compresse, carico critico, influenza delle imperfezioni, aste soggette a presso-flessione g. Unioni saldate: generalità, procedure, tecnologie, difetti, controlli e qualifica, sollecitazioni e verifiche di resistenza h. Unioni bullonate: generalità, tipologie, caratteristiche e prescrizioni geometriche, metodi di calcolo delle sollecitazioni sui bulloni, meccanismi di collasso e modelli di resistenza per unioni con bulloni sollecitati a taglio, a trazione e a taglio-trazione 5. Le costruzioni in calcestruzzo armato a. Calcestruzzo per costruzioni in c.a.: generalità, proprietà dei costituenti, richiami sui processi di idratazione e sui fattori che influenzano le proprietà del calcestruzzo, ritiro, viscosità, resistenza a compressione, modulo elastico, legami costitutivi, resistenza a trazione, resistenze caratteristiche e di progetto, controlli in fase di esecuzione della resistenza caratteristica (controlli di accettazione di tipo A e B) b. Acciaio per costruzioni in c.a.: generalità, tipologie, proprietà, resistenza a trazione, legami costitutivi, il fenomeno dell’aderenza c. Fondamenti di teoria sul calcestruzzo armato d. Sezioni in c.a. allo stato limite di servizio e. Sezioni in c.a. allo stato limite ultimo per tensioni normali f. Sezioni in c.a. allo stato limite ultimo per tensioni tangenziali ESERCITAZIONI 1. Analisi strutturale: a. Richiami sui metodi per il calcolo degli spostamenti elastici di strutture isostatiche b. Richiami sui metodi per la risoluzione di strutture iperstatiche c. Travi continue con il metodo degli spostamenti e il metodo delle forze 2. Azioni sulle costruzioni: a. Analisi dei carichi: carichi permanenti strutturali, carichi permanenti non strutturali e carichi variabili b. Applicazione delle combinazioni di carico da normativa 3. Le costruzioni metalliche a. Progetto solaio in lamiera grecata b. Progetto allo SLU degli elementi strutturali di un edificio in acciaio di tipo “pendolare” e verifiche di deformabilità c. Progetto e verifica di unioni bullonate del tipo “a squadretta” 4. Le costruzioni in calcestruzzo armato a. Progetto di un solaio in latero-cemento b. Progetto di una travata in calcestruzzo armato

Course Syllabus

1. Structural safety a. Outlines of elements of probability theory b. Admissible stress method c. Limit analysis d. Probability of failure: definitions and calculation e. Safety coefficients f. Second-level probabilistic methods g. First Order Second Moment Method h. Advanced First Order Second Moment Method i. Semi-probabilistic method 2. Foundings of structural design a. Basic requirements of the structures b. Limit state method design (load and resistance factor design – LRFD): guidelines on national and european standards c. Loads: classification, computation, combinations d. Snow’s load, wind’s load, thermal loads 3. Plasticity a. Elastic-plastic behavior of construction materials b. Plasticization of sections subject to pure bending c. Interaction curves for composed bending d. Moment-curvature bond e. Plastic hinge f. Evolutive elastic plastic analysis 4. Steel constructions a. Overview on structural steels: products, classification and national and european regulatory requirements b. Structural systems: one-story and multi-story steel buildings c. Calculation models d. Verification of strength of elements subject to normal stresses, bending (symmetrical and asymmetrical) stresses, shear stresses, bending and shear stresses simultaneously, shear and torsion e. Verification of the serviceability limit states (displacements) f. Stability design criteria at the ultimate limit state: collapse mode of compressed bar, critical load, effect of the imperfections on the stability strength, elements subject to compression and bending stresses, national and european regolatory requirements g. Welded joints: overview, procedures, technologies, defects, checks and qualifications, stress and strength verifications, national and european regolatory requirements h. Bolted joints: overview, types, geometric characteristics and requirements, methods for calculating stresses on bolts, mechanisms of collapse and strength models for joints with bolts subjected to shear stresses, tensile stresses and shear and tensile stresses simultaneously 5. Reinforced concrete buildings a. Concrete for r.c. buildings: overview, properties of the constituents, outlines on the hydration processes and on factors which influence concrete properties, shrinkage, creep, compressive and tensile strength, elastic modulus, constitutive models, characteristic and design strength, checks on the characteristic compressive strength during execution (type A and type B acceptance checks) b. Steel for r.c. buildings: overview, types, properties, tensile strength, constitutive models, steel-concrete adhesion phenomena c. Bases of r.c. structures theory d. R.c. sections at the serviceability limit states e. Reinforced concrete sections at the ultimate limit state for normal stresses f. Reinforced concrete sections at the ultimate limit state for shear stresses EXERCICES 1. Structural analysis: a. Outlines on methods for the calculation of elastic displacements in isostatic structures b. Outlines on methods for the resolution of hyperstatic structures c. Continuous beam analysis: displacement method and force method 2. Loads: a. Load analysis: structural permanent loads, non structural permanent loads, variable loads b. Applications on regolatory requirements for load combination 3. Steel constructions: a. Design of sheet slabs b. Ultimate limit state design and serviceability limit state check of structural elements belonging to a “pendular” steel building c. Design and check of bolted joints 4. Reinforced concrete buildings a. Design of concrete slabs: from design choices to executive documents b. Design of reinforced concrete beam: from load analysis to executive documents