PROGETTI DI STRUTTURE
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- FABIO MINGHINI
- Crediti formativi
- 9
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- ICAR/09
Obiettivi formativi
- Il corso è dedicato alla progettazione strutturale di edifici di nuova costruzione. In particolare, viene dato ampio spazio alle strutture in cemento armato (nel seguito c.a.) ed in acciaio. Vengono inoltre fornite le basi per la progettazione strutturale con materiali alternativi.
L'obiettivo del corso è quello di guidare gli studenti, con un approccio fortemente rivolto alle problematiche concrete della professione dell'ingegnere civile strutturista, attraverso tutti gli aspetti della progettazione strutturale, dall'individuazione delle caratteristiche geometriche dell'edificio all'analisi dei carichi, dalla modellazione numerica tridimensionale al calcolatore fino alla redazione delle tavole grafiche esecutive.
Le principali conoscenze acquisite riguardano:
• le caratteristiche tipologiche degli edifici in c.a. a destinazione residenziale;
• l'approccio generale alla progettazione di edifici multipiano a struttura intelaiata in c.a., comprendente la definizione di carichi, maglia strutturale, tipologia dei solai, ed il dimensionamento e la verifica di fondazioni, pilastri, travi, scale e balconi;
• la risposta strutturale ed i criteri di progetto di edifici industriali in c.a. a struttura prefabbricata;
• le caratteristiche tipologiche delle strutture reticolari in acciaio;
• i requisiti degli acciai da carpenteria ai sensi del D.M. 14/01/2008 e la marcatura CE ai sensi della norma europea EN 1090-1:2009;
• l'approccio generale alla progettazione di edifici industriali monopiano in acciaio, comprendente la definizione di carichi e vincoli ed il dimensionamento e la verifica di aste, colonne, controventi di falda e di parete, collegamenti saldati e bullonati;
• le modalità di rappresentazione grafica delle strutture in c.a. ed in acciaio e dei relativi particolari costruttivi.
Le principali abilità acquisite (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) sono:
• l'uso di programmi di calcolo strutturale per la modellazione numerica agli elementi finiti degli edifici in c.a. ed in acciaio e per le relative verifiche agli stati limite ultimi e di esercizio;
• l'uso di software dedicati alla generazione automatica delle armature di componenti strutturali in c.a.;
• l'uso di software per la verifica di sezioni in c.a. e per il calcolo speditivo dei diagrammi del momento e del taglio nelle travi di fondazione;
• la capacità di implementare semplici fogli di calcolo automatico per la progettazione dei collegamenti, saldati o bullonati, fra aste in acciaio;
• la capacità di redigere tavole grafiche esecutive in ambiente CAD di componenti strutturali in c.a. ed in acciaio. Prerequisiti
- È fortemente consigliato, anche se non obbligatorio, avere acquisito ed assimilato le conoscenze fornite dal corso di "Tecnica delle Costruzioni", ed in particolare quelle riguardanti:
• la sicurezza strutturale ed il metodo semi-probabilistico agli stati limite;
• la definizione delle azioni permanenti e variabili;
• il progetto e la verifica di elementi strutturali in c.a. ed in acciaio, sia agli stati limite ultimi che di esercizio. Contenuti del corso
- Sono previste 90 ore di didattica, così ripartite: lezioni frontali (43-46 ore); lezioni pratiche (43 ore); visita guidata al Laboratorio Prove di Ingegneria Strutturale (1 ora); eventuale visita guidata in cantiere (3 ore).
INTRODUZIONE AL CORSO (1 ora - Aula)
STRUTTURE IN C.A.: TELAI, SOLETTE, SBALZI, SCALE, COPERTURE (7.5 ore - Aula)
Tipologie - Schemi per il dimensionamento preliminare di strutture intelaiate in c.a. - Linee di influenza - Edifici compensati - Coperture - Balconi - Scale
FONDAZIONI IN C.A. (7.5 ore - Aula)
Tipologie - Combinazioni di carico previste dal D.M. 14/01/2008 - Fondazioni a plinti - Fondazioni a travi rovesce - Plinti su pali - Platee - Platee su pali
ELEMENTI STRUTTURALI IN C.A. SOGGETTI A SOLLECITAZIONI COMBINATE (2.5 ore - Aula)
Situazioni progettuali che determinano la compresenza di diversi stati tensionali - Progetto delle armature in elementi strutturali soggetti a sollecitazioni combinate di flessione, taglio e torsione
RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DELLE STRUTTURE IN C.A. (1 ora - Aula)
Criteri di rappresentazione di solai, travi, pilastri, solette, scale
EDIFICI IN C.A. A STRUTTURA PREFABBRICATA (2.5 ore - Aula)
Tipologie e caratteristiche geometriche prevalenti - Criteri di dimensionamento - Orizzontamenti - Plinti a pozzetto - Pilastri: schemi statici e definizione dei vincoli - Tipologie e ruolo dei tamponamenti
GLI ACCIAI DA CARPENTERIA (2.5 ore - Aula)
Requisiti degli acciai secondo il Cap. 11 del D.M. 14/01/2008 - La marcatura CE secondo la norma europea EN 1090-1:2009/Eurocodice 1:2011
STRUTTURE MONOPIANO IN ACCIAIO (5 ore - Aula)
Caratteristiche strutturali dei capannoni metallici - Carichi e dei vincoli - Arcarecci - Travi reticolari - Ruolo dei controventi di falda e di parete - Colonne
FENOMENI DI INSTABILITÀ NEI PROFILI IN ACCIAIO (2.5 ore - Aula)
Modello di Vlasov per profili di parete sottile - Instabilità flesso-torsionale - Instabilità in campo elasto-plastico - Le verifiche previste dal D.M. 14/01/2008 e dall'Eurocodice 3
COLLEGAMENTI FRA ASTE METALLICHE (7.5 ore - Aula)
Collegamento colonna-fondazione - Collegamenti saldati fra le aste correnti e di parete delle travi reticolari - Collegamenti flangiati fra trave reticolare e colonne
RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DELLE STRUTTURE IN ACCIAIO (1 ora - Aula)
Criteri di rappresentazione - Disegno dei collegamenti - Quote
VISITA GUIDATA AL LABORATORIO PROVE DI INGEGNERIA STRUTTURALE (1 ora - Blocco E)
Illustrazione delle principali attrezzature e della strumentazione - Tipologie delle prove di carico
PRATICHE EDILIZIE, DIREZIONE LAVORI E COLLAUDO (2.5 ore - Aula)
Titoli edilizi, aspetti amministrativi - Adempimenti del Direttore dei Lavori, controlli di accettazione - Adempimenti del Collaudatore, relazione di collaudo - Prove sui materiali - Cenni di legislazione
STRUTTURE IN MATERIALI COMPOSITI FIBRO-RINFORZATI (FRP) (3 ore - Aula*)
Tecnologie di produzione - Profili pultrusi in fibra di vetro: caratteristiche meccaniche, fenomeni di instabilità globale e locale, criteri di progetto ai sensi del documento CNR-DT 205/2007 - Esempi di realizzazioni.
*Nota: in dipendenza dal numero di studenti e dalla possibilità di ottenere le necessarie autorizzazioni, l'argomento potrà essere sostituito da una VISITA GUIDATA IN CANTIERE (3 ore)
PROGETTO DI UN EDIFICIO RESIDENZIALE IN C.A. A STRUTTURA INTELAIATA (25 ore - Laboratorio di informatica)
Progetto guidato passo dopo passo, dall'implementazione del modello agli elementi finiti fino alla generazione automatica delle tavole grafiche esecutive
PROGETTO DI UN CAPANNONE METALLICO (18 ore - Laboratorio di informatica)
Progetto guidato passo dopo passo, dall'implementazione del modello agli elementi finiti fino alla redazione delle tavole grafiche dell'edificio e dei principali collegamenti bullonati e saldati. Metodi didattici
- Nelle lezioni frontali in aula il docente si avvale di slides e appunti che vengono sempre forniti agli studenti. Vengono inoltre svolti alla lavagna numerosi esempi applicativi.
Le lezioni pratiche in laboratorio di informatica, sia per il progetto dell'edificio in c.a. che per quello del capannone in acciaio, hanno inizio indicativamente dopo le prime 6 ore di lezione in aula sul corrispondente argomento. Le lezioni pratiche mantengono inizialmente una cadenza settimanale; successivamente vengono intensificate per dare modo agli studenti di ultimare i progetti entro il termine del corso. Gli studenti svolgono i progetti individualmente. Il docente fornisce agli studenti una rappresentazione grafica schematica degli edifici da progettare, comune per tutti i progetti. Ad ogni studente viene quindi assegnato un particolare set (diverso da quelli dei colleghi) di dimensioni geometriche degli edifici e requisiti specifici degli elementi costruttivi. Il docente svolge progetti analoghi passo dopo passo, lasciando agli studenti il tempo di effettuare le stesse operazioni con riferimento al compito specifico loro assegnato. Il programma di calcolo utilizzato per la modellazione strutturale svolge anche le verifiche di sicurezza e consente la generazione automatica dei disegni esecutivi in ambiente CAD. Il progetto è da considerarsi ultimato quando le verifiche di sicurezza di tutti gli elementi strutturali risultano soddisfatte e sono state generate le tavole grafiche comprensive dei particolari costruttivi.
La visita guidata al Laboratorio Prove di Ingegneria Strutturale si svolge in orario di lezione. Il Laboratorio si trova nel Blocco E del Polo Scientifico-Tecnologico. Il docente illustra modalità d'uso e funzionamento di strumenti e attrezzature. Viene svolta una prova di carico dimostrativa.
L'eventuale visita guidata in cantiere si svolge in orario di lezione, generalmente in prossimità del termine del corso. Il cantiere viene scelto nelle vicinanze del Dipartimento. Vengono illustrate le fasi di lavoro e si mettono in evidenza gli aspetti esecutivi di componenti strutturali che gli studenti hanno imparato a progettare durante il corso. Modalità di verifica dell'apprendimento
- Lo scopo della prova d'esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi indicati.
L'esame è costituito da una prova orale suddivisa in tre parti che hanno luogo nello stesso giorno. La durata media dell'esame è di circa 40 minuti.
La prima parte riguarda le strutture in c.a. Il docente visiona il progetto dell'edificio intelaiato svolto dallo studente, assegnando fino a 18 punti suddivisi tra le voci: (1) modellazione, (2) verifiche di sicurezza, (3) tavole grafiche e (4) teoria. Con la voce (1) si intende la capacità del modello numerico implementato di rappresentare il comportamento strutturale. Il docente verifica inoltre la capacità dello studente di padroneggiare l'analisi dei carichi ed i criteri di progetto impostati. Con la voce (2) si intende il controllo da parte del docente che le verifiche di tutti gli elementi progettati siano soddisfatte sia agli stati limite ultimi sia agli stati limite di esercizio. Con la voce (3) si intende il controllo dei disegni esecutivi del progetto, con particolare riferimento alle armature di fondazioni, pilastri, travi e scale. Viene verificata la rispondenza dei particolari costruttivi adottati alle prescrizioni della normativa. Nella voce (4) rientrano gli argomenti trattati nelle lezioni frontali con riferimento alle strutture in c.a.
La seconda parte riguarda le strutture in acciaio. Il docente visiona il progetto del capannone metallico svolto dallo studente, assegnando fino a 14 punti suddivisi tra le voci: (1) modellazione, (2) verifiche di sicurezza, (3) tavole grafiche e (4) teoria, aventi significati analoghi a quanto indicato per le strutture in c.a. In questo caso sotto la voce (3) rientra il controllo delle tavole del capannone (piante, prospetti) riportanti le indicazioni dei profili progettati ed i particolari dei collegamenti principali, sia saldati che bullonati.
La terza parte riguarda domande inerenti gli argomenti trattati nelle lezioni frontali non specificatamente dedicate a c.a. e acciaio, ovvero durante la visita guidata al Laboratorio Prove di Ingegneria Strutturale o l'eventuale visita al cantiere. Per questa parte è previsto il punteggio massimo di 1 punto.
Il voto finale è dato dalla somma dei tre punteggi. Il voto massimo (30 e lode) corrisponde a 18+14+1 = 33 punti. Per superare l'esame è necessario acquisire un punteggio almeno pari a 10/18 nella prima prova e a 8/14 nella seconda prova. Testi di riferimento
- Testi di riferimento
- Appunti e slides forniti dal docente
Testi di approfondimento
[1] Migliacci A. (1995). Progetti di Strutture. Parte prima. Masson, terza ed.
[2] Migliacci A. (1995). Progetti di Strutture. Parte seconda. Masson, terza ed.
[3] Bontempi F., Arangio S., Sgambi L. (2012). Tecnica delle costruzioni. Basi della progettazione. Elementi intelaiati in acciaio. Carocci, seconda ed.
[4] Mezzina M. (2013). Fondamenti di Tecnica delle Costruzioni. Città degli Studi.
[5] Angotti F., Marro P., Guiglia M., Orlando M. (2011). Progetto delle strutture in calcestruzzo armato. Hoepli.
[6] Cosenza E., Manfredi G., Pecce M. (2015). Strutture in cemento armato. Basi della progettazione. Hoepli.
[7] Albano G. (2011). Tecnologia e tecnica dei solai e dei balconi. Maggioli.
[8] Ferrante T. (2008). Coperture piane. DEI.
[9] Ventura P. (2011). Fondazioni. Geotecnica e geologia - Statica - Scienza e tecnica delle costruzioni - Consolidamento. (Hoepli).
[10] Albano G. (2011). Fondazioni. Progettazione esecutiva in zona sismica. Maggioli.
[11] Locatelli P. (2012). Disegno veloce di armature con AutoCAD. DEI.
[12] Mordà N. (2014). Strutture prefabbricate: comportamento e adeguamento sismico. Maggioli.
[13] Dall'Asta A., Landolfo R., Salvatore W. (2014). Edifici monopiano in acciaio ad uso industriale. Dario Flaccovio.
[14] Barberio G. (2015). Fondamenti di costruzioni in acciaio. Grafill.
[15] Caffè S. (2012). Acciaio. Manuale tecnico per il progetto e la verifica delle strutture in acciaio e delle connessioni bullonate e saldate. Grafill.
[16] Boracchini A. (2014). Collegamenti in acciaio. Progetto e calcolo di giunzioni bullonate. Grafill.
[17] Conticello G., Floridia S. (2015). Progettare i collegamenti nelle strutture in acciaio. Dario Flaccovio.
[18] Springhetti L. (2013). I collegamenti delle strutture in acciaio. Progetto e verifica secondo la norma UNI EN 1993-1-8. Hoepli.
[19] Albano G. (2013). Progetti svolti in materia di strutture antisismiche. Maggioli.
[20] Mor G. (2010). La nuova progettazione esecutiva. Progetto preliminare, definitivo, esecutivo. Definizione del timing e dei dettagli.
