OBIETTIVI FORMATIVI

Il modulo tratta di soluzioni innovative nella progettazione strutturale delle costruzioni, sia relative a materiali e sistemi strutturali (come le strutture miste acciaio-calcestruzzo) sia a elementi non-strutturali (come le facciate o i sistemi di tamponamento). Inoltre, analizza prestazioni non ordinarie delle strutture, quali robustezza, resistenza al fuoco, durabilità, gestione del cantiere, costi, sostenibilità ambientale, etc…, proponendo una visione integrata del progetto strutturale imprescindibile nella realtà delle costruzioni contemporanea.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Strutture in acciaio a nodi semirigidi

- capacità di valutare l'effettiva rigidezza e resistenza dei collegamenti in acciaio;

- capacità di classificare i collegamenti in acciaio secondo criteri condivisi dalle normative internazionali;

- conoscenza dei principi di base della modellazione di dettaglio e semplificata dei collegamenti in acciaio.

Strutture in acciaio ad alta duttilità

- conoscenza dei principali sistemi dissipativi in acciaio e della loro evoluzione storica;

- capacità di progettare telai a nodi rigidi, a controventi concentrici ed eccentrici in alta duttilità;

- conoscenza di base di sistemi avanzati per la progettazione di strutture in acciaio ad alta duttilità. 

Progettazione di strutture miste acciaio-calcestruzzo

- conoscenza dei principali sistemi costruttivi misti acciaio-calcestruzzo e della loro evoluzione storica;

- conoscenza dei principali aspetti tecnologici e di cantiere delle strutture miste acciaio-calcestruzzo;

- conoscenza del quadro normativo e dei principali metodi di analisi e progettazione delle strutture miste;

- capacità di progettare travi, solette e colonne miste acciaio-calcestruzzo.

Progettazione al fuoco delle strutture

- conoscenza del quadro normativo di riferimento per la progettazione al fuoro delle strutture;

- conoscenza dei principali approcci per la progettazione al fuoco delle strutture.

Generale

- conoscenza di base dei metodi e dei criteri operativi per la valutazione della risposta a rottura di strutture mediante prove sperimentali.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali.

Esercitazioni su singoli temi trattati.

Laboratorio sperimentale su strutture o parti di strutture reali

PROGRAMMA/CONTENUTO

Progettazione di strutture in acciaio a nodi semirigidi:

Classificazione dei collegamenti in acciaio in funzione di rigidezza e resistenza. Modellazione di dettaglio e semplificata dei nodi trave-colonna. Metodo delle componenti per la valutazione della rigidezza e della resistenza di nodi-trave-colonna saldati e bullonati.

Esercitazione: valutazione della rigidezza e della resistenza di 4 diverse unioni travi-colonna mediante il metodo delle componenti. Sperimentazione: prove a rottura di 4 unioni-travi colonna bullonate e confronto con previsioni analitiche.  

Progettazione sismica di strutture in acciaio ad alta duttilità

Non linearità a scala del materiale, della sezione e della struttura. Richiami sul capacity design. Sistemi di controventi dissipativi in acciaio. Telai a nodi rigidi (progettazione delle colonne, progettazione dei pannelli d’anima a taglio, progettazione delle unioni trave-colonna, con approccio pre/post Northridge e pre/post Kobe, pre-qualificazione delle unioni). Telai con controventi concentrici (comportamento assiale non-lineare dei controventi sotto azioni cicliche). Telai con controventi eccentrici (progettazione dei links). Telai con controventi ad instabilità impedita, muri di taglio con lamiere in acciaio piene o forate. Dispositivi di dissipazione per plasticizzazione (U-strips dampers, torsional beam dampers,…). Dispositivi di dissipazione per attrito.

Progettazione di strutture miste acciaio-calcestruzzo

Evoluzione storica. Aspetti tecnologici e di cantiere. Schemi statici in fase di montaggio e in fase d’uso. Quadro normativo e metodi di analisi (normative di riferimento, caratteristiche dei materiali, valutazione della sicurezza, analisi strutturale, fasi costruttive, effetti reologici del calcestruzzo). Travi composte (calcolo plastico delle travi, calcolo elastico delle travi e verifica per fasi costruttive, verifiche di stabilità, verifica dei sistemi di connessione a completo e parziale ripristino, verifiche a stato limite di esercizio). Solette composte (tipologie di solette, calcolo delle solette in lamiera grecata in fase di getto e a lungo termine, abachi di progettazione). Colonne composte (utilizzi, modalità realizzative, calcolo delle colonne composte). Criteri di progettazione (scelta dello schema strutturale, accorgimenti per zone sismiche, suggerimenti per modellazione FEM, specifiche di capitolato per i materiali).

Esercitazione: progettazione di una piccola struttura composta. Sperimentazione: prova a rottura di due travi composte acciaio-calcestruzzo (a completo e a parziale ripristino).

Progettazione al fuoco delle strutture

Definizione del concetto di robustezza strutturale. Quadro normativo sulla sicurezza al fuoco delle costruzioni. Approccio prescrittivo e prestazionale. Valutazione dell’azione termica e definizione degli scenari di incendio. Effetti degli incendi sulle strutture. Variazione delle proprietà meccaniche dei materiali. Problemi di instabilità e deformazioni. Comportamento di travi e solai. Comportamento dei pilastri. Effetti di vincolo. Curve di incendio e condizioni di carico.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Testi di riferimento

Springhetti, L. I collegamenti nelle strutture in acciaio. Progetto e verifica secondo la norma UNI-EN 1993-1-8, Hoepli, Milano, 2013.

Nigro, E., Bilotta, A., Progettazione di strutture composte acciaio-calcestruzzo secondo gli Eurocodici e le Norme Tecniche delle Costruzioni, Flaccovio, Palermo, 2016.

Nigro, E., Cefarelli, G., Pustorino, S., Princi, P., Progettazione di strutture in acciaio e composte acciaio-calcestruzzo in caso di incendio, Hoepli, Milano, 2014.

Bruneau, M., Uang, C., Sabelli R., Ductile design of steel structures, McGraw Hill, 2011.

Gioncu, V., Mazzolani, F., Seismic design of steel structures, CRC Press, 2014.