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    Alberto Maria AVOSSA

    Insegnamento di TECNICA DELLE COSTRUZIONI

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA CIVILE

    SSD: ICAR/09

    CFU: 9,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 72,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    - Dinamica delle strutture.
    - Statica del Cemento armato precompresso.
    - Strutture di fondazione.
    - Piastre.
    - Fondamenti delle strutture in acciaio.

    Testi di riferimento

    R. Ramasco - Dinamica delle strutture - CUEN, Napoli.
    R.W. Clough, J. Penzien - Dynamics of structures - McGraw-Hill.
    F. Angotti, M. Guiglia, P.Marro, M. Orlando - Progetto delle strutture in calcestruzzo armato - Hoepli, Milano
    C. Bernuzzi - Progetto e verifica delle strutture in acciaio - Hoepli, Milano.

    Obiettivi formativi

    Completamento della preparazione di base di ingegneria strutturale avviata nell’ambito della laurea triennale. Il corso fornisce inoltre elementi di base di dinamica strutturale al servizio di insegnamenti specialistici quali quello di Costruzione in Zona Sismica.

    Prerequisiti

    Contenuti dei corsi di Scienza delle Costruzioni e di Tecnica delle Costruzioni della Laurea Triennale.

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali ed esercitazioni con discussione degli elaborati.

    Metodi di valutazione

    Esame orale con discussione degli elaborati progettuali.

    Programma del corso

    Dinamica di sistemi SDOF elastico-lineari: oscillazioni libere e forzate in presenza di smorzamento; valutazione della risposta per via numerica (integrale di Duhamel); spettri di risposta elastici di un segnale accelerometrico. Dinamica dei sistemi SDOF elasto-plastici: equazioni di equilibrio dinamico; curve di duttilità richiesta; spettri di risposta elasto-plastici; fattore di struttura. Dinamica di sistemi MDOF: equazioni di equilibrio dinamico; frequenze e modi di vibrare; disaccoppiamento delle equazioni del moto; integrazione del sistema di equazioni differenziali disaccoppiate; tecniche di sovrapposizione modale. Dinamica di sistemi strutturali continui: richiami di statica dei sistemi continui; operatore di rigidezza, oscillazioni libere, autovalori e autofunzioni, dinamica sismica. Comportamento elastoplastico delle strutture: duttilità dei materiali; diagramma momento-curvatura; cerniera plastica; curva carico-spostamento; duttilità strutturale.
    Telai piani a nodi spostabili: metodo degli spostamenti; matrice di rigidezza globale; condensazione statica della matrice di rigidezza e matrice di rigidezza alla traslazione.
    Cemento armato precompresso: tecniche di precompressione; caratterizzazione dei materiali strutturali; criteri di dimensionamento di sezioni in cap; momento utile; nocciolo limite; fuso di Guyon; calcolo regolamentare delle cadute di tensione; carico equivalente alla precompressione; cavo concordante; verifica a fessurazione e a rottura di sezioni in cap; aspetti tecnologici e costruttivi.
    Fondazioni: il modello di trave rigida su suolo alla Winkler; il modello di trave elastica su suolo alla Winkler; verifica delle travi rovesce di fondazione; interazione suolo-fondazione-struttura (cenni). Plinti di fondazione; criteri di dimensionamento e verifica basati anche sull’applicazione di modelli tirante puntone.
    Elementi bidimensionali piani. Piastre rettangolari: la teoria di Germain-Lagrange; condizioni al contorno; invariante di flessione; metodi approssimati; calcolo e distribuzione delle armature nelle piastre rettangolari in c.a. Piastre assialsimmetriche: formulazione del problema in coordinate polari; integrazione dell’equazione fondamentale per sistemi in simmetria polare; calcolo e distribuzione delle armature nelle piastre circolari in c.a. Tubi: comportamento membranale e flessionale delle lastre curve a direttrice circolare; condizioni al contorno; il metodo dei coefficienti elastici.
    Acciaio: utilizzo del materiale e tipologie strutturali; verifiche del materiale di base; classificazione dei collegamenti; unioni bullonate; unioni saldate; instabilità di aste semplici e composte presso-inflesse; verifiche regolamentari.
    Elaborati numerici: progetto di una trave di in c.a.p. e di una trave reticolare in acciaio.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    - Dynamics of structures
    - Design of Prestressed Concrete Structures
    - Structural Analysis and Design of Shallow Foundations.
    - Analysis and Design of Shell Structures
    - Fundamentals of Structural Steel Design

    Textbook and course materials

    R. Ramasco - Dinamica delle strutture - CUEN, Napoli.
    R.W. Clough, J. Penzien - Dynamics of structures - McGraw-Hill.
    F. Angotti, M. Guiglia, P.Marro, M. Orlando - Progetto delle strutture in calcestruzzo armato - Hoepli, Milano
    C. Bernuzzi - Progetto e verifica delle strutture in acciaio - Hoepli, Milano.

    Course objectives

    Provide fundamental tools for the analysis and design of prestressed concrete structures, shallow foundation structures, shell structures and steel structures.
    Provide the fundamentals of Structural Dynamics useful for the following course of Seismic Design of structures.

    Prerequisites

    Fundamentals of Structural mechanics.
    Fundamental of Structural design.

    Teaching methods

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

    Evaluation methods

    Oral exam including discussion of the team work.

    Course Syllabus

    Dynamics of Structures
    Single-degree-of-freedom Systems (SDOF): Equation of motion of the basic dynamic system; Free vibrations; Vibration to harmonic forces, transient and staeady-state response, frequency response function, magnification factor; Vibration to arbitrary forces, Duhamel integral, Frequency domain analysis; Response spectrum of an accelerometric input; Accelerometers and displacement meters.
    Multi-degree-of-freedom Systems (MDOF): Equation of motion; Free vibration; Orthogonality conditions of vibrational modal shapes; Uncoupled equations of motion for undamped and damped systems; Modal superposition analysis for undamped and damped systems; The case of seismic actions, Time-history analysis, Response spectrum method; Forced vibrations. Static condensation of 2D frame stiffness matrix.
    Elasto-plastic calculation: introduction to structural ductility and moment curvature diagram; time-history response of a SDOF System with elasto-plastic behaviour; Inelastic response spectra of an accelerometric input; Definition of the behaviour factor based on the equal-displacement and equal-energy principles.
    Distributed-Parameters Systems: free vibration and uncoupled flexural equation of motion in undamped case for simple supported and cantilever beams; orthogonality of vibration modal shapes; Uncoupled equation of motion for damped systems; Forced vibration and generalized loading associated with modal shape.

    Prestressed concrete structures
    Materials; Prestressing systems; Loss of prestress due to elastic deformation, concrete shrinkage and creep deformation, steel relaxation, friction along the tendon and to anchorage losses; Analysis and design of sections for flexure; Design of sections for shear; Calculation of additional non-prestressed reinforcements; Equivalent load of prestress force; Guyon’s theorem and concordant cable; Servicieability and ultimate limit state checks with bending and prestressed forces.

    Structural design of shallow foundations: Introduction to the soil-foundation-structure interaction; Rigid beam on Winkler foundation; Elastic beam on Winkler foundation, short beams, semi-infinitive and infinitive beams with concentrated loads or moment; Analysis and design of reinforced concrete foundation beams; Column footing, analysis and design of reinforced concrete plinths also based on strut and tie model.

    Plate and shells: Introduction to the general forces in plate and shells; Germain-Lagrange small defletion theory under the Kirchoff’s hypotheses for the bending response of thin plates. Strain-deflection equations; Stress-deflection expression; Force-stress expression, Governing differential equation; Boundary conditions; Equation for trasformation of moment; Design of rectangular thin plate; Approximated approachs for computing deflection and moment in rectangular plates.

    Fundamentals of steel design: Introduction to the general aspects such as material properties, Products and structural typology; Design approaches and methods of analysis; Classification of cross sections; Design of members (tension, compression, buckling, flexure, shear and their combination); Classification of connections and joint; Bolted and welded connections.

    Team works: analysis and design of a prestressed concrete beam and of a steel trussed beam.

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