DINAMICA DELLE STRUTTURE E PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA

14 CFU - 1° e 2° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

BARTOLOMEO PANTO' - Modulo DINAMICA DELLE STRUTTURE - ICAR/09 - 7 CFU
AURELIO GHERSI - Modulo PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA - ICAR/09 - 7 CFU

Obiettivi formativi

DINAMICA DELLE STRUTTURE
Obiettivo dei corsi (Dinamica delle Strutture + Progetto di Strutture in zona sismica) è quello fornire allo studente le conoscenze teoriche e le capacità applicative necessarie per la progettazione di strutture in grado di sopportare l’azione sismica prevista nel sito in cui esse sono edificate.
Il corso fornisce i concetti teorici essenziali della Dinamica delle strutture. Con riferimento a sistemi elementari a un grado di libertà (SDOF), vengono introdotti i concetti di equilibrio dinamico, dissipazione energetica, fenomeni di amplificazione dinamica e risonanza; vengono introdotti gli spettri di risposta e di progetto. Con riferimento a sistemi a molti gradi di libertà (MDOF), vengono forniti i concetti teorici e gli strumenti per la determinazione dei modi e delle frequenze proprie di vibrazione, l'esecuzione di una analisi modale e di tipo spettrale. Vengono infine forniti cenni di metodologie di analisi dinamiche non-lineari con particolare riferimento alle applicazioni ai moderni sistemi di protezione sismica: dispositivi di dissipazione e isolatori sismici.

Nell’ambito del modulo A verranno svolte in aula esercitazioni con l'obiettivo di applicare i concetti introdotti. Sulla base di queste verranno assegnate agli studenti alcune esercitazioni da svolgere individualmente al di fuori degli orari di lezione. I risultati di tali esercitazioni saranno oggetto di discussione durante l'esame finale. Chiarimenti su queste potranno essere ricevuti durante apposite ore di lezione o nelle ore di ricevimento del docente.
PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
Il modulo fornisce le capacità teoriche ed applicative necessarie per progettare strutture antisismiche. A livello applicativo, vengono prese in esame le strutture in cemento armato, sia con struttura a telaio che con inserimento di pareti in cemento armato, ma cenni vengono fatti anche alle strutture in acciaio ed a metodi innovativi di protezione sismica, come l’uso di isolamento alla base.

Nell’ambito del modulo vengono fatte applicazioni progettuali, sviluppate alla lavagna. Inoltre verranno assegnati agli studenti progetti da svolgere individualmente o in gruppo; chiarimenti su questi ultimi potranno essere ricevuti durante apposite ore di lezione o nelle ore di ricevimento del docente.

Prerequisiti richiesti

DINAMICA DELLE STRUTTURE
Il corso di Dinamica delle strutture, prevede la conoscenza dei concetti fondamentali della Scienza delle costruzioni quali la risoluzione di strutture intelaiate e la determinazione delle caratteristiche della sollecitazione. Prevede inoltre conoscenze di base di Analisi matematica con riferimento al calcolo differenziale, alla risoluzione sistemi di equazioni algebriche e differenziali. Una adeguata preparazione sui citati corsi costituisce un prerequisito essenziale per la comprensione degli argomenti trattati durante il modulo.
PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
Il modulo si inserisce in un filone di studi che prevede stretti legami tra argomenti trattati in corsi differenti. In particolare è molto forte la consequenzialità con argomenti trattati nei corsi di Tecnica delle costruzioni e nel modulo Dinamica delle strutture. L’attività progettuale che viene svolta nel modulo può essere portata avanti solo da chi ha ben compreso quanto viene spiegato; ha quindi senso frequentarlo solo se si possiede una adeguata preparazione sugli argomenti dei corsi citati, che costituiscono prerequisiti essenziali per il modulo.

Frequenza lezioni

DINAMICA DELLE STRUTTURE
La frequenza delle lezioni è obbligatoria.Il controllo delle presenze sarà effettuato durante ciascuna lezione.
PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
La frequenza delle lezioni è obbligatoria.Il controllo delle presenze sarà effettuato principalmente nei momenti di attività applicativa, ma saltuariamente anche durante le lezioni a carattere teorico.

Contenuti del corso

DINAMICA DELLE STRUTTURE
Il corso sarà suddiviso in due parti principali: lo studio del comportamento dinamico di oscillatori a un grado di libertà (SDOF) e lo studio di strutture reali a molti gradi di libertà (MDOF). Più nel dettaglio, verranno affrontate le seguenti tematiche:

- Sistemi a un grado di libertà (SDOF)
Introduzione al modello di oscillatore semplice. Equazione di equilibrio dinamico. Dissipazione viscosa e di tipo isteretico. Oscillatore libero: moto armonico, moto smorzato. Oscillatore forzato: forzante armonica, fattore di amplificazione dinamica e risonanza. Risposta a un impulso e integrale di convoluzione. Cenni di identificazione dinamica. Risposta a un accelerogramma. Spettri di risposta e di progetto. Spettri elastici non-lineari. Esempi di strutture assimilabili a un sistemi SDOF. Concetto di isolamento dalle vibrazioni: isolamento attivo e passivo.

- Sistemi a molti gradi di libertà (MDOF)
Matrice di rigidezza. Matrice di massa. Matrice di smorzamento. Determinazione di modi e frequenze proprie di vibrazione. Analisi modale. Analisi spettrale. Cenni sui metodi di integrazione numerica delle equazioni del moto. Cenni di analisi dinamica non lineare. Analisi di strutture simicamente isolate e con dispositivi di dissipazione energetica. Esercitazioni sull'analisi modale e la determinazione della domanda sismica in termini di sollecitazioni e spostamenti.
PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
Edifici antisismici a struttura intelaiata in c.a.

Impostazione della carpenteria. Previsione di azioni e caratteristiche di sollecitazione negli elementi strutturali. Dimensionamento degli elementi strutturali. Modellazione della struttura. Schemi di carico base e combinazione degli schemi di carico. Analisi dei risultati. Progetto delle armature negli elementi strutturali, nel rispetto dei principi del capacity design.
Aspetti particolari: influenza degli elementi non strutturali sul comportamento della struttura.

Edifici antisismici con pareti in c.a.
Presenza di pareti in c.a. solo al piano cantinato e sua influenza sul comportamento della struttura sovrastante.
Edifici in cui l’azione sismica è affidata sostanzialmente a pareti in c.a. Problemi specifici di comportamento, modellazione e calcolo.

Metodi innovativi di protezione sismica
Isolamento alla base.

Testi di riferimento

DINAMICA DELLE STRUTTURE
1. Anil K. Chopra. Dynamics of structures: Theory and applications to earthquake engineering. Upper Saddle River, N.J., Pearson/Prentice Hall, 2007.
2. Aurelio Ghersi, Pietro Lenza. Edifici antisismici in cemento armato. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2017.
PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
Aurelio Ghersi, Pietro Lenza. Edifici antisismici in cemento armato. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2017.

Altro materiale didattico

DINAMICA DELLE STRUTTURE
Informazioni ed altro materiale didattico relative al modulo A verranno forniti durante il corso dal docente del modulo mediante documenti o presentazioni in power point.
PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
Informazioni ed altro materiale saranno messe a disposizione durante il corso nel sito www.dica.unict.it/users/aghersi e tramite Dropbox.

Programmazione del corso

PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
	Argomenti	Riferimenti testi
1	Design of buildings in seismic zones	Aurelio Ghersi, Pietro Lenza. Edifici antisismici in cemento armato. Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2017.

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
Al termine del corso (modulo A+B) verrà effettuato un unico esame, comprendente sia la parte di Dinamica delle strutture che di Progetto di costruzioni in zona sismica. Lo svolgimento dell’esame è subordinato al completamento delle attività progettuali previste all'interno del modulo B. L’esame consisterà nella discussione dei progetti svolti e delle problematiche teoriche connesse alla dinamica delle strutture ed al progetto svolto.

La prenotazione per l’appello d’esame è obbligatoria e deve essere fatta esclusivamente via internet attraverso il portale studenti http://portalestudente.unict.it/portalestudente, entro il periodo previsto.

PROVE IN ITINERE

PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
Non previste

PROVE DI FINE CORSO

PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA
La prova finale d’esame consisterà nella discussione dei progetti e delle esercitazioni svolte, nonché delle problematiche teoriche connesse alla dinamica delle strutture (modulo A) e degli aspetti progettuali (modulo B).

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