44944 - COSTRUZIONI IN ACCIAIO, LEGNO E MATERIALI INNOVATIVI L

Conoscenze e abilità da conseguire

Obiettivo del corso è il completamento del percorso formativo iniziato con "Tecnica delle Costruzioni" al II anno. In particolare, il corso intende fornire allo studente le capacità necessarie per concepire e progettare un sistema strutturale adatto a sostenere, in sicurezza, edifici di tipo civile nei confronti delle azioni dei carichi permanenti e variabili. Le conoscenze ed abilità da conseguire da parte dello studente riguardano principalmente: la concezione strutturale degli edifici e la progettazione di strutture in acciaio e legno, con riferimento anche ai dettagli costruttivi ed alle Norme vigenti in materia.

Contenuti

Introduzione al corso
Programma & obiettivi

 

Aspetti di base
Il processo progettuale ed il ruolo dell'ingegnere strutturista nella progettazione.
Le metodologie di verifica: metodo delle tensioni ammissibili e metodo degli stati limite.
Il quadro normativo di riferimento: normative italiane ed eurocodici.
Proprietà dei materiali più utilizzati nelle costruzioni (calcestruzzo, acciaio, legno, alluminio, …).

 

Il materiale acciaio ed i profili commerciali
Leghe Fe-C. Lavorazione siderurgica dell'acciaio. I processi di lavorazione. Composizione chimica e diagramma di stato degli acciai. I trattamenti termici. Le prove meccaniche di caratterizzazione del materiale. Caratteristiche meccaniche dell'acciaio. I prodotti per le costruzioni in acciaio e la classificazione dei profili commerciali. Le imperfezioni meccaniche e geometriche.

 

Strutture in acciaio: generalità
Proprietà delle strutture in acciaio ed aspetti progettuali fondamentali.
Vantaggi e svantaggi rispetto alle strutture in calcestruzzo armato.

 

La concezione strutturale ed i metodi di analisi
I sistemi resistenti alle azioni verticali (sistemi di travi e pilastri).
I sistemi resistenti alle azioni orizzontali (i controventamenti verticali ed orizzontali, le strutture pendolari e i telai a trasmissione di momento).
Il sistema costruttivo a telai (il funzionamento, metodi di rappresentazione schematica e di analisi).
I metodi tradizionali per l'analisi di strutture a telaio.
Le metodologie di analisi agli elementi finiti (metodi di calcolo automatico).

 

Strutture in acciaio: le verifiche dei singoli elementi strutturali
Le verifiche: deformabilità, resistenza e stabilità.
Le verifiche di deformabilità: limiti da normativa, schemi elementari, ed importanza nel dimensionamento.
Le verifiche di resistenza: criteri di resistenza (di Tresca e di Von Mises), zone diffusive e zone di Bernoulli, verifiche a sforzo normale, a taglio, a flessione semplice e composta.
Le verifiche di stabilità: stabilità dell'asta ideale (determinazione analitica del carico critico euleriano), stabilità dell'asta reale, il metodo omega, la stabilità laterale degli elementi inflessi (svergolamento), l'imbozzamento di pannelli d'anima, gli elementi composti.

 

Strutture in acciaio: le unioni
Generalità: le unioni a parziale e a completo ripristino di sezione, unioni con e senza trasmissione di momento.
Unioni bullonate: aspetti teorici ed esempi numerici.
Unioni saldate: aspetti teorici ed esempi numerici.
Collegamenti tipici trave-trave.
Collegamenti tipici trave-colonna (nodo incastro, nodo semirigido, nodo a cerniera).
Collegamenti tipici colonna-fondazione (piastra di attacco, tirafondi, nervature di irrigidimento).

 

Strutture in acciaio: tipologie strutturali
Fabbricati industriali monopiano: lamiera grecata, arcarecci, capriata, pilastri, controventamenti di falda e di parete, baraccatura laterale, piastra di attacco al plinto.
Edifici multipiano: tipologie di solai in acciaio, travi principali e secondarie, pilastri.

 

Fondazioni
Fondazioni superficiali e profonde.
Plinto di fondazione.
Trave rovescia.
Platea di fondazione.
Pali di fondazione.

 

Strutture di legno
Generalità: proprietà delle strutture in legno ed aspetti progettuali fondamentali.
La valutazione delle deformazioni massime ed il fluage.
La resistenza al fuoco.

 

Cenni ai criteri di progettazione di strutture con materiali innovativi
Il materiale alluminio.
Proprietà delle strutture in alluminio ed aspetti progettuali fondamentali.
Campi di applicazione.
Unioni con nodi sferici.
Strutture reticolari spaziali in alluminio.
Esempi applicativi.

 

Esercitazioni:
Illustrazione di esercizi svolti in aula.
Sviluppo di un progetto relativo a porzioni di un edificio monopiano industriale (capannone) a struttura metallica. La progettazione degli elementi strutturali facenti parte del sistema resistente alle azioni verticali. La progettazione degli elementi strutturali facenti parte del sistema resistente alle azioni orizzontali. La progettazione dei collegamenti tipici tra gli elementi strutturali. La progettazione della piastra di base e del plinto di fondazione.

Testi/Bibliografia

- P. Pozzati, C. Ceccoli, “Teoria e tecnica delle strutture”, UTET
- E. Giangreco, “Ingegneria delle strutture”, UTET
- E. Torroja, “La concezione strutturale”, UTET
- G. Ballio, F.M. Mazzolani, “Strutture in acciaio”, Hoepli.
- G. Ballio, C. Bernuzzi, 2004, “Progettare costruzioni in acciaio”, Hoepli.
- N. Scibilia, 2005, “Progetto di strutture in acciaio”, 4° ed., Dario Flaccovio Editore.
- V. Nunziata, 2000, “Teoria e pratica delle strutture in acciaio”, 2° ed., Dario Flaccovio Editore.
- F. Hart, W. Henn, H. Sontag, 1982, “Architettura Acciaio Edifici Civili”, 2° ed., FINSIDER Gruppo IRI (edizione FINSIDER in lingua italiana del volume “Stahlbauatlas-Geschossbauten”, 2° ed., pubblicato dall'Institut für Internationale Architektur-Dokumentation di Monaco).
- R. Lancellotta, J. Calavera, 1999, “Fondazioni”, McGraw-Hill.
- C. Viggiani, 1999, “Fondazioni”, Hevelius Edizioni.
- M. Piazza, R. Tomasi, R. Modena, 2005, “Strutture in legno”, Hoepli.
- G. Giordano, 1999, "Tecnica delle costruzioni in legno", Hoepli.

Dalla collana tecnico-scientifica per la progettazione delle strutture in acciaio, ITALSIDER:
- L.F. Donato, L. Sanpaolesi, 1970, “Gli acciai e la sicurezza delle costruzioni”, Volume I.
- L. Finzi, E. Nova, 1971, “Elementi strutturali”, Volume IV.
- D. Danieli, F. De Miranda, 1971, “Strutture in acciaio per l'edilizia civile e industriale”, Volume VI.

Metodi didattici

Lezioni frontali prevalentemente alla lavagna (raro utilizzo di presentazioni Power-Point).
Esercitazioni pratiche in aula con sviluppo di progetto personalizzato.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Verifica del progetto individuale.
Esame orale finale.

Strumenti a supporto della didattica

Eventuali dispense fornite dal docente.
Presentazioni Power-Point.
Software tecnici per l'analisi strutturale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Stefano Silvestri