Dinamica delle strutture
L’azione sismica sulle strutture
Definizione dell’azione sismica
La risposta delle strutture al terremoto
Basi del calcolo di strutture sottoposte ad azioni sismiche
Esempi applicativi
- Materiale didattico che verrà reso disponibile attraverso la piattaforma Moodle.
- Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Norme Tecniche per le Costruzioni, D.M. 17.01.2018.
- Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Circolare n. 7/2019 - Istruzioni per l’applicazione dell’«Aggiornamento delle “Norme tecniche per le costruzioni”» di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018, D.M. 21.01.2019.
- Eurocodice 8, Progettazione delle strutture per la resistenza sismica.
- Chopra, Anil K., “Dynamics of Structures”, Prentice-Hall International Series in Civil Engineering and Engineering Mechanics.
Obiettivi Formativi
Le finalità del Corso è di fornire i fondamenti della dinamica delle strutture, di illustrare gli strumenti utili a caratterizzare il comportamento di strutture sottoposte al terremoto ed a progettare strutture sismo-resistenti, anche nel rispetto delle più recenti prescrizioni normative Italiane ed Europee.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO
Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine del corso, lo studente dovrà aver acquisito:
- conoscenze riguardo la modellazione ed analisi del comportamento dinamico di sistemi ad uno o più gradi di libertà;
- conoscenza del comportamento dinamico di strutture anche in ambito non lineare;
- conoscenza dei criteri di progetto e di verifica di strutture in zona sismica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine del corso, lo studente dovrà aver acquisito:
- capacità di integrare le conoscenze nell’ambito della progettazione di strutture antisismiche;
- capacità di utilizzare software di analisi strutturale in campo dinamico;
- capacità di applicare metodi e criteri di progettazione di un edificio intelaiato in calcestruzzo armato situato in zona sismica.
Autonomia di giudizio
Al termine del corso, lo studente dovrà aver acquisito la capacità autonoma di:
- presentare e comparare i diversi modelli e strumenti di valutazione della risposta dinamica di sistemi strutturali;
- individuare e definire indicatori e descrittori per valutare dati e risultati;
- capacità di identificare possibili e potenziali connessioni tra i vari aspetti di un argomento e/o di un problema.
Abilità comunicative
Al termine del corso, lo studente dovrà aver acquisito la capacità di:
- collaborare all’interno di un gruppo di lavoro, definendo obiettivi, attività, strumenti;
- presentare e articolare in forma scritta e orale un elaborato;
- esporre in maniera chiara e con linguaggio appropriato le informazioni apprese nel corso.
Capacità di apprendimento
Al termine del corso, lo studente dovrà aver acquisito la capacità di:
- riflettere autonomamente sulle conoscenze e capacità del proprio percorso formativo;
- individuare possibilità di sviluppo autonomo di ulteriori conoscenze, abilità e competenze.
Prerequisiti
Sono necessarie le conoscenze e le competenze acquisite negli insegnamenti di Scienza delle Costruzioni e Tecnica delle Costruzioni, normalmente erogati nel percorso di Laurea di primo livello. Nessuna propedeuticità nell’ambito del programma di studi della Laurea Magistrale.
Metodi Didattici
Lezioni in aula con l’ausilio della lavagna e di strumenti multimediali
Altre Informazioni
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Modalità di verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso due fasi.
Nella prima, viene richiesto al candidato di svolgere, durante lo sviluppo del corso, una piccola attività progettuale relativa ad un elemento strutturale sul quale dovranno essere condotte le analisi dinamiche e le verifiche sismiche. L’esercitazione può essere condotta singolarmente oppure in gruppi al massimo di tre studenti. L’obiettivo di questa prima fase è quello di giungere alla capacità di sviluppare un’analisi ingegneristica del problema e quindi di arrivare ad una progettazione ingegneristica, sebbene di livello abbastanza semplice, dello stesso.
La seconda fase consiste in una prova orale, nella quale i candidati dovranno descrivere l’elaborato relativo alla loro esercitazione; la prova orale si concluderà con domande teoriche, esercizi brevi, discussioni critiche col docente, con l’obiettivo di verificare:
- la conoscenza delle metodologie principali relative all'analisi dinamica e sismica di edifici e strutture dell’ingegneria civile;
- la capacità di esporre in modo chiaro i concetti appresi e di usare in modo appropriato la terminologia propria della disciplina;
- la capacità di comprendere la letteratura relativa all'analisi dinamica ed alla progettazione sismica in ambito strutturale;
- la capacità di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e provvedere autonomamente al proprio aggiornamento e inquadramento delle tematiche trattate nell'ambito dell'Ingegneria Civile.
Programma del corso
Introduzione al corso
Dinamica delle Strutture
- Dinamica dei sistemi ad 1 grado di libertà: equazioni generali; oscillazioni libere non smorzate;
- Dinamica dei sistemi ad 1 grado di libertà: oscillazioni smorzate; oscillazioni armoniche forzate; fattore di amplificazione dinamica; notazione esponenziale;
- Dinamica dei sistemi ad 1 grado di libertà: oscillazioni forzate; rappresentazione nel dominio del tempo e della frequenza; il caso del terremoto;
- Dinamica dei sistemi ad 1 grado di libertà: lo spettro di risposta; ADRS;
- Dinamica dei sistemi a più gradi di libertà: equazioni generali; il problema agli autovalori
- Dinamica dei sistemi a più gradi di libertà: esercizio (individuazione dei modi);
- Dinamica dei sistemi continui (cenni): sistemi continui; discretizzazione; elementi finiti; lumped e consistent masses.
Definizione dell’azione sismica
- L’azione sismica: caratterizzazione del terremoto;
- L’azione sismica: NTC 2018 - Definizione dello spettro; fattori di amplificazione/risposta;
- L’azione sismica: NTC 2018 – Sisma verticale; elementi secondari.
La risposta delle strutture al terremoto
- Comportamento non lineare: cerniera plastica, escursione in campo plastico, esempio su telaio semplice, sistema equivalente;
- Duttilità (materiale, sezione, elemento, struttura);
- Metodi di analisi sismica: analisi lineare (statica e dinamica);
- Metodi di analisi sismica: analisi non lineare (statica e dinamica - cenni);
- Gerarchia delle resistenze; progetto per capacità;
- Morfologia strutturale: baricentro masse e rigidezze; regolarità strutturale;
- Cemento armato: meccanismi duttili e meccanismi fragili; azioni di progetto (capacità); fondazioni;
- Cemento armato: dettagli per pilastri, travi, setti e fondazioni;
Esempio di calcolo di telaio
Esempi di calcolo per Strutture di sostegno: muro sostegno/tombino
La risposta sismica di strutture in acciaio (seminario)
La risposta sismica di strutture in muratura (seminario)