DINAMICA DELLE STRUTTURE E PROGETTO DI COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA

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.

Programmazione del corso

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.