MECCANICA DELLE STRUTTURE MURARIE

Il corso intende fornire le conoscenze di base sul comportamento costitutivo del materiale “muratura” e dei suoi costituenti, le conoscenze di base sul comportamento meccanico delle strutture in muratura e dei suoi elementi, introdurre gli studenti all’utilizzo di un codice di calcolo numerico FEM per l'analisi strutturale ed ai metodi per l'analisi in campo lineare e non lineare e la verifica di un edificio in muratura esistente.

L'insegnamento si articola in 90 ore, delle quali 39 di lezioni frontali e 52 di esercitazione.

Durante le ore di lezione frontale vengono sviluppati gli argomenti teorici del corso.

Durante le ore di esercitazione vengono trattati gli aspetti sperimentali della determinazione delle proprietà meccaniche della muratura, anche attraverso la visita presso il Laboratorio Ufficiale Prove Materiali dell'Università di Catania. Viene inoltre sviluppata la modellazione agli Elementi Finiti di un organismo strutturale in muratura proposto dagli studenti, singolarmente o in gruppi di massimo tre componenti. Gli studenti sono guidati durante tutto il percorso che va dalla modellazione geometrica e materiale fino al calcolo e verifica, sia in campo statico sia in campo dinamico. In particolare vengono eseguite una analisi statica per carichi verticali, il calcolo di frequenze e modi propri di vibrare, una analisi dinamica lineare secondo la normativa italiana vigente.
Infine vengono svolte esercitazioni finalizzate al superamento delle prove in itinere previste.

Il superamento dell'esame dà luogo all'acquisizione di 9 CFU.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Scienza delle Costruzioni

Dynamics of structures with applications to earthquake engineering

La frequenza è consigliata. Durante il corso delle lezioni vengono svolte prove in itinere e viene sviluppato un elaborato progettuale valido ai fini della valutazione finale.

ORARIO DELLE LEZIONI: http://www.dicar.unict.it/corsi/lm-23-geo/orario-lezioni

1. PROPRIETÀ MECCANICHE DELLA MURATURA - Il materiale muratura - Comportamento a rottura per stati uniassiali e biassiali - Prove sperimentali sulla muratura - Modelli costitutivi per materiali inelatici e domini di ammissibilità degli sforzi - Criteri di resistenza a uno, due, tre e quattro parametri - Modellazione del comportamento della muratura. Il modello di materiale non reagente a trazione.

2. COMPORTAMENTO MECCANICO DELLE MURATURE STORICHE - Valutazione della sicurezza - Qualità muraria - La regola dell’arte - I quadri fessurativi - Comportamento per azioni verticali e orizzontali, nel piano e fuori piano - Comportamento della cellula muraria - Comportamento dell’aggregato.

3. NORME TECNICHE SULLE MURATURE - L’evoluzione delle normative italiane e le norme attuali - La normativa sismica italiana NTC2018 - La normativa europea (Eurocodice 6).

4. LA RISPOSTA STRUTTURALE DEGLI EDIFICI IN MURATURA - Introduzione - Comportamento globale e locale - Comportamento nel piano delle pareti murarie - Meccanismi di collasso per pressoflessione e taglio - Meccanismi di collasso per scorrimento, fessurazione diagonale, ribaltamento - Comportamento fuori piano delle pareti murarie - Collasso per pressoflessione in piccola eccentricità - Collasso per pressoflessione in grande eccentricità - Determinazione del carico critico - Curve di stabilità

5. ANALISI LIMITE - Condizioni di collasso plastico, unicità della soluzione, analisi elastoplastica evolutiva - Teoremi fondamentali del calcolo a rottura: Teorema statico e Teorema cinematico - Il principio dei lavori virtuali applicato a sistemi rigido plastici - Approccio statico e cinematico alla determinazione del moltiplicatore dei carichi a collasso. Determinazione del moltiplicatore dei carichi di collasso in sistemi intelaiati di travi.

6. MODELLAZIONE E CALCOLO DI COSTRUZIONI IN MURATURE - Introduzione ai metodi di analisi: elementi finiti e analisi limite - Il sistema resistente e le forze agenti - Il calcolo - La verifica - Modellazione agli elementi finiti delle strutture in muratura - Il metodo dei cinematismi di collasso - Metodi semplificati - Considerazioni sulla applicabilità dei metodi alle varie tipologie di costruzioni in muratura e confronti

7. GLI ARCHI  - Richiami sui sistemi di forze - La funicolare dei carichi. Analogia fune-arco. - Le strutture resistenti per forma. - L’influenza della forma e delle condizioni di vincolo - Cenni sulle teorie statiche degli archi - Verifica di stabilità degli archi tramite la curva delle pressioni - Il metodo di Mery - Il criterio di sicurezza di Heyman - Cenni sull'estensione nello spazio del principio di funicolarità dei carichi  - Le volte e le cupole in muratura

APPROFONDIMENTO I: I DISSESTI STRUTTURALI - Dissesti del piano di fondazione - Dissesti per rotazione - Dissesti per schiacciamento - Dissesti per effetto del sisma - Dissesti per degrado dei materiali.

APPROFONDIMENTO II: RECUPERO STRUTTURALE - Interventi in elevazione - Interventi in fondazione - Coperture - Sistemi di rinforzo tradizionali ed innovativi - Sistemi di rinforzo con materiali fibro-rinforzati.

Testo di riferimento

Michele Vinci, Metodi di calcolo e tecniche di consolidamento per edifici in muratura - Flaccovio Editore, III Ed., 2022.

Normativa tecnica di riferimento
1. NTC 2018 - Norme Tecniche per le Costruzioni
2. CIRCOLARE 21 gennaio 2019, n. 7 C.S.LL.PP. Istruzioni per l'applicazione dell'«Aggiornamento delle "Norme tecniche per le costruzioni"»
3. Eurocodice 6

L’esame prevede lo sviluppo di un elaborato riguardante la modellazione agli Elementi Finiti, analisi e verifica di un edificio esistente in muratura ed un colloquio orale che verte sui temi teorici trattati nel corso delle lezioni e sull'elaborato.

Vengono inoltre valutate le prove in itinere svolte durante il corso delle lezioni.

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

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
 

PROVE IN ITINERE

Determinazione dei domini di crisi per pressoflessione e taglio di un setto murario
Determinazione del moltiplicatore di collasso di una porzione muraria semplice con il metodo cinematico.
Determinazione della curva delle pressioni di un arco in muratura. Verifica con il metodo del Mery.

ESAME ORALE

Tipi di apparecchiature murarie
Caratteristiche costruttive delle murature storiche
Tipologie di degrado e danneggiamento per difetti costruttivi e azioni ambientali e sismiche
Proprietà meccaniche delle murature
Determinazione sperimentale delle proprietà meccaniche della muratura
Criteri di resistenza per le murature
Il modello di materiale non reagente a trazione
Domini di crisi dei pannelli murari per pressoflessione e taglio

Meccanismi di collasso di pareti e porzioni murarie. Calcolo del moltiplicatore di collasso.
Teoremi dell'analisi limite.
Statica degli archi.
Metodi di analisi strutturale per le strutture in muratura (Analisi statica, dinamica lineare, statica non lineare, dinamica non lineare)
Metodi di modellazione delle strutture in muratura (Telaio equivalente, Macroelementi, Elementi Finiti)
Tecniche ed interventi di consolidamento dei setti murari, delle fondazioni, dei solai e delle coperture